一種室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于指紋定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采 集方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的基于接收信號(hào)強(qiáng)度信息（Received Signal Strength Indicator, RSSI)的 室內(nèi)指紋定位方法在數(shù)據(jù)庫建立階段，需要將待定位區(qū)域劃分為多個(gè)已知位置的網(wǎng)格，通 過手持設(shè)備在網(wǎng)格中進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，最終將采樣數(shù)據(jù)和采集位置配對存入數(shù)據(jù)庫中。網(wǎng)格 的密度很大程度影響了最終的定位精度，密度越大，定位精度越高。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)較高的網(wǎng)格密度卻大大增加了建立數(shù)據(jù)庫時(shí)間，對后期的數(shù)據(jù)庫更新也 造成了困難，使得指紋定位方法在實(shí)際應(yīng)用中具有很強(qiáng)的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法，旨在解決 現(xiàn)有技術(shù)較高的網(wǎng)格密度卻大大增加了建立數(shù)據(jù)庫時(shí)間，對后期的數(shù)據(jù)庫更新也造成了困 難，使得指紋定位方法在實(shí)際應(yīng)用中具有很強(qiáng)局限性的問題。
[0005] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法，所述室內(nèi) 指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法包括：
[0006] 獲取單位路徑的電子地圖坐標(biāo)；
[0007] RSSI采集并掃描無線信號(hào)發(fā)射裝置，得到RSSI值并記錄；
[0008] 求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃描時(shí)刻與所有坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻之間差的絕對值，找到絕對值 最小的那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻，配對保存為數(shù)據(jù)庫的一條基本數(shù)據(jù)單元；
[0009] 若數(shù)據(jù)庫中同時(shí)有多條RSSI數(shù)據(jù)對應(yīng)的電子地圖坐標(biāo)相同，將RSSI取平均值，作 為數(shù)據(jù)庫中該電子地圖坐標(biāo)的單元數(shù)據(jù)。
[0010] 進(jìn)一步，所述獲取單位路徑的電子地圖坐標(biāo)具體包括：
[0011] 利用慣導(dǎo)設(shè)備中的加速度計(jì)與陀螺儀進(jìn)行計(jì)步運(yùn)算，通過條件檢測方法，計(jì)算 出行走的步數(shù)和直線長度，并計(jì)算每一步的電子地圖坐標(biāo)，記錄第k步坐標(biāo)產(chǎn)生的時(shí)刻 ts(k), k = 1，2,. . .，L，L表示該路徑上總的行走步數(shù)，k時(shí)刻加速度計(jì)采集到的三軸加速度 值分別為ak (I)、ak (2)、ak (3)，陀螺儀采集到的三軸角速度分別為ω k (1)、ω k (2)、ω k (3)，條 件檢測方法使用三個(gè)條件C1, CjP C 3來判斷人的腳是否處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0012] 進(jìn)一步，所述條件C1, CjPC3:
[0013] 條件C1為加速度大小
滿足介于兩個(gè)給定門限之間：
[0015] 條件C2為局部加速度方差要大于給定的門限值，
[0019] 其中％是局部平均加速度，計(jì)算式為
s為均值的窗口長度。
[0020] 條件(：3為陀螺儀測量值的大小
滿足低于給定門 限：
[0022] 條件之間是邏輯與的關(guān)系，即條件檢測結(jié)果為C1M^C3，條件檢測的結(jié)果再通過一 個(gè)窗口長度為11的中值濾波器，輸出邏輯"1"表示停止?fàn)顟B(tài)，邏輯"〇"表示行走狀態(tài)，從停 止?fàn)顟B(tài)變化到行走狀態(tài)則計(jì)為行走了一步，當(dāng)前路徑上行走的總步數(shù)為m(k)，把人行走時(shí) 的步長近似看作固定長度1，則當(dāng)前行走的直線長度d(k)計(jì)算公式為：
[0023] d(k) = m(k)*l 或 d(k) = d(k_l)+l〇
[0024] 進(jìn)一步，所述RSSI采集并掃描無線信號(hào)發(fā)射裝置，得到RSSI值并記錄具體包括：
[0025] RSSI采集設(shè)備按照最小掃描時(shí)間對布置在周圍環(huán)境中的N個(gè)無線信號(hào)發(fā)射裝置 進(jìn)行RSSI采集，每次采集得到N個(gè)RSSI值，同時(shí)記錄第j秒掃描時(shí)刻j)，j = 1，2,. . .，T， T表示總的采集次數(shù)。
[0026] 進(jìn)一步，所述求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃描時(shí)刻與所有坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻之間差的絕對 值，找到絕對值最小的那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻，配對保存為數(shù)據(jù)庫的一條基本數(shù)據(jù)單元具體包 括：
[0027] 綜合采集得到的RSSI與電子地圖坐標(biāo)，求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃描時(shí)刻仁(j)，j = 1，2, . . .，T與所有坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻ts (k)，k = 1，2, . . .，L之間差的絕對值，找到絕對值最小的 那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻tn(j):
[0029] 即認(rèn)為tjj)時(shí)刻掃描到的N個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的坐標(biāo)位于tjj)時(shí)刻產(chǎn)生的電子地圖 坐標(biāo)，配對保存為數(shù)據(jù)庫的一條基本數(shù)據(jù)單元。
[0030] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述的室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方 法的采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括：
[0031] 坐標(biāo)獲取模塊，用于獲取單位路徑的電子地圖坐標(biāo)；
[0032] RSSI值獲取模塊，用于RSSI采集并掃描無線信號(hào)發(fā)射裝置，得到RSSI值并記錄；
[0033] 數(shù)據(jù)時(shí)間配對模塊，用于求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃描時(shí)刻與所有坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻之間 差的絕對值，找到絕對值最小的那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻，配對保存為數(shù)據(jù)庫的一條基本數(shù)據(jù)單 元；
[0034] 配對優(yōu)化模塊，用于數(shù)據(jù)庫中同時(shí)有多條RSSI數(shù)據(jù)對應(yīng)的電子地圖坐標(biāo)相同，將 RSSI取平均值，作為數(shù)據(jù)庫中該電子地圖坐標(biāo)的單元數(shù)據(jù)。
[0035] 進(jìn)一步，所述坐標(biāo)獲取模塊進(jìn)一步包括：
[0036] 計(jì)步運(yùn)算單元，用于利用慣導(dǎo)設(shè)備中的加速度計(jì)與陀螺儀進(jìn)行計(jì)步運(yùn)算；
[0037] 電子地圖坐標(biāo)計(jì)算單元，用于通過條件檢測方法，計(jì)算出行走的步數(shù)和直線長度， 并計(jì)算每一步的電子地圖坐標(biāo)。
[0038] 進(jìn)一步，所述RSSI值獲取模塊進(jìn)一步包括：
[0039] RSSI采集單元，用于RSSI采集設(shè)備按照最小掃描時(shí)間對布置在周圍環(huán)境中的N個(gè) 無線信號(hào)發(fā)射裝置進(jìn)行RSSI采集；
[0040] RSSI值單元，用于每次采集得到N個(gè)RSSI值，同時(shí)記錄掃描時(shí)刻。
[0041] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)時(shí)間配對模塊進(jìn)一步包括：
[0042] 絕對值單元，用于綜合采集得到的RSSI與電子地圖坐標(biāo)，求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃 描時(shí)刻與所有坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻之間差的絕對值，找到絕對值最小的那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻；
[0043] 保存單元，用于配對保存為數(shù)據(jù)庫的一條基本數(shù)據(jù)。
[0044] 本發(fā)明提供的室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法，實(shí)現(xiàn)了指紋數(shù)據(jù)庫在移 動(dòng)過程中的連貫采集，在較短的時(shí)間內(nèi)便可生成較大的定位指紋數(shù)據(jù)庫，簡化了指紋數(shù)據(jù) 庫的建立過程，還能夠提高定位精度。同時(shí)，在環(huán)境變化需要重新建庫時(shí)，能夠降低后期重 采樣和維護(hù)等步驟的工作量。提高了指紋定位方法的實(shí)用性，使其易于大規(guī)模推廣。本發(fā) 明借助慣性導(dǎo)航設(shè)備實(shí)現(xiàn)了人在連續(xù)移動(dòng)過程中的數(shù)據(jù)采集，與傳統(tǒng)方法相比本發(fā)明具有 信號(hào)采集時(shí)間快，信號(hào)采集密度高的優(yōu)勢，在大大減少了建立數(shù)據(jù)庫時(shí)間的同時(shí)，還能提高 數(shù)據(jù)庫的采集密度，最終提高定位精度。并且，本發(fā)明適用于幾乎所有基于RSSI的室內(nèi)指 紋定位方法，是其數(shù)據(jù)庫建立階段的有效補(bǔ)充。本發(fā)明對于基于無線指紋定位的指紋數(shù)據(jù) 庫采集具有重大意義，能夠使指紋采集的時(shí)間減少為傳統(tǒng)單點(diǎn)采集的五分之一左右，同時(shí) 數(shù)據(jù)大小增加一倍，大大降低了指紋定位的布置成本，便于大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0045] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法流程圖。
[0046] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的步伐檢測結(jié)果示意圖。
[0047] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的實(shí)驗(yàn)環(huán)境平面示意圖。
[0048] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的定位誤差累積分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0050] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。
[0051] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法包括以下 步驟：
[0052] SlOl :在需定位區(qū)域，規(guī)劃不同的數(shù)據(jù)庫RSSI采集路徑，以直線路徑為最小單位 路徑，設(shè)定各單位路徑起始點(diǎn)，基于該起始點(diǎn)，采集者攜帶RSSI采集設(shè)備與慣導(dǎo)設(shè)備從起 始點(diǎn)開始沿著規(guī)劃后的路徑勻速行走，利用慣導(dǎo)設(shè)備中的加速度計(jì)與陀螺儀進(jìn)行計(jì)步運(yùn) 算，通過條件檢測方法，計(jì)算出行走的步數(shù)和直線長度，并計(jì)算每一步的電子地圖坐標(biāo)；
[0053] S102 :RSSI采集設(shè)備按照最小掃描時(shí)間（約為0. 5秒）對布置在周圍環(huán)境中的N 個(gè)無線信號(hào)發(fā)射裝置進(jìn)行RSSI采集，每次采集得到N個(gè)RSSI值，同時(shí)記錄；
[0054] S103 :綜合采集得到的RSSI與電子地圖坐標(biāo)，求出每個(gè)信號(hào)強(qiáng)度的掃描時(shí)刻與坐 標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻之間差的絕對值，找到該絕對值最小的那個(gè)坐標(biāo)產(chǎn)生時(shí)刻，配對保存為數(shù)據(jù)庫 的一條基本數(shù)據(jù)單元；
[0055] Sl04 :若數(shù)據(jù)庫中同時(shí)有多條RSSI數(shù)據(jù)對應(yīng)的電子地圖坐標(biāo)相同，將這幾條RSSI 取平均值，作為數(shù)據(jù)庫中該電子地圖坐標(biāo)的單元數(shù)據(jù)。
[0056] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的說明。
[0057] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的室內(nèi)指紋定位數(shù)據(jù)庫高密度快速采集方法具體包括 以下步驟：
[0058] 1.單位路徑坐標(biāo)生成
[0059] 在需定位區(qū)域，規(guī)劃不同的數(shù)據(jù)庫RSSI采集路徑，以直線路徑為最小單位路徑， 設(shè)定各單位路徑起始點(diǎn)，基于該起始點(diǎn)，采集者攜帶RSSI采集設(shè)備與慣導(dǎo)設(shè)備從起始點(diǎn)開 始沿著規(guī)劃后的路徑勻速行走，利用慣導(dǎo)設(shè)備中的加速度計(jì)與陀螺儀進(jìn)行計(jì)步運(yùn)算，通過 條件檢測方法，計(jì)算出行走的步數(shù)和直線長度，并計(jì)算每一步的電子地圖坐標(biāo)。記錄第k步 坐標(biāo)產(chǎn)生的時(shí)刻t s(k), k = 1，2,. . .，L，設(shè)L表示該路徑上總的行走步數(shù)。設(shè)k時(shí)刻加速 度計(jì)采集到的三軸加速度值分別為ak (I)、ak (2)、ak (3)，陀螺儀采集到的三軸角速度分別為 cok(l)、cok(2)、cok(3)，條件檢測方法使用三個(gè)條件（CpCjPC 3)來判斷人的腳是否處于靜 止?fàn)顟B(tài)：