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专利号: 2017109148065
申请人: 长沙学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于距离测量和位置指纹的室内定位方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)在室内的感兴趣区域中部署多个参考点,根据不同参考点的位置构建矩形网格;

(2)在矩形网格中构建以WiFi收发器为焦点,长轴为dk(t)的椭圆,其中dk(0)表示待定位目标的初始位置(x0,y0)到WiFi收发器的距离,vk(t)表示待定位目标的移动速度;

(3)根据步骤(2)构建的椭圆对矩形网格中的所有参考点进行过滤,即保留落入椭圆覆盖范围内的参考点,以得到过滤后的参考点集合;

(4)根据离线位置指纹地图并使用K近邻算法对过滤后的参考点集合进行指纹匹配,以得到匹配结果。

2.根据权利要求1所述的室内定位方法,其特征在于,步骤(4)包括以下子步骤:(4-1)计算待定位点与步骤(5)中过滤后的参考点集合中各个参考点之间的欧式距离,其定义为:其中Fi和Fj分别表示待定位点的指纹对象、以及参考点集合中参考点的指纹对象,且有Fi={xi,yi,W1i,W2i,...,Wmi},Fj={xj,yj,W1j,W2j,...,Wmj},其中x和y表示待定位点/参考点的坐标,W表示主成分信号。

(4-2)从得到的多个欧氏距离中选取最小的p个对应的指纹对象作为最终参考点集合;

(4-3)对最终参考点集合进行层次聚类,以得到一个子簇;

(4-4)使用得到的子簇对应的指纹对象对待定位点进行估计,具体为:其中N为子簇C中指纹对象的个数,Fi.x表示指纹对象Fi的横坐标,Fi.y表示指纹对象Fi的纵坐标。

3.根据权利要求2所述的室内定位方法,其特征在于,步骤(4-3)包括以下子步骤:(4-3-1)把最终参考点集合中的每个指纹对象作为一个簇,计算每个簇之间的欧式距离;

(4-3-2)将簇间距离最小的两个簇合并为一个簇;

(4-3-3)重新计算该合并后的簇与其他簇之间的欧式距离。

(4-3-4)重复上述步骤(4-3-2)和(4-3-3),直到将最终参考点集合中的所有指纹对象合并为一个簇为止。

4.根据权利要求1所述的室内定位方法,其特征在于,离线指纹地图是通过以下步骤构建的:A、利用网卡采集各个参考点的CSI信号,并对采集到的CSI信号进行频域低通滤波,以得到无噪声信号;

B、根据各个参考点的无噪声信号并使用PCA方法构建离线位置指纹地图。

5.根据权利要求4所述的室内定位方法,其特征在于,步骤A中使用的频域低通滤波是采用二阶巴特沃斯低通滤波器。

6.根据权利要求4所述的室内定位方法,其特征在于,步骤B具体包括以下子步骤:B1、获取第一个参考点对应的PCA方法的输入信号X,并对该输入信号X进行线性变换,以得到降维后的多个信号Y作为该参考点的主成分信号;

B2、对于其余的所有参考点,重复上述步骤(B-1),从而得到所有参考点的主成分信号;

B3、为每个参考点的主成分信号分配相应的权重,具体采用以下公式:B4、将每个参考点、其主成分信号以及对应的权重作为指纹对象存储在数据库中,从而构成离线位置指纹地图。

7.根据权利要求6所述的室内定位方法,其特征在于,PCA方法的输入信号为X=(X1,X2,X3,...,Xk),其包括k个子载波(其中k为正整数),Xk表示输入信号的第k个子载波,步骤(B1)具体为:首先对输入信号X进行线性变换,转换为另一个变量Y=(Y1,Y2,Y3,...,Yk),Y可以由变量X表示如下:Y1=u11X1+u12X2+u13X3+...+u1kXkY2=u21X1+u22X2+u23X3+...+u2kXkYk=uk1X1+uk2X2+uk3X3+...+ukkXk其中u表示权值;

然后,在Y=(Y1,Y2,Y3,...,Yk)中选择方差比较大的m个Y作为主成分信号。

8.根据权利要求7所述的室内定位方法,其特征在于,m的取值,是使得以下累计贡献率Z的取值大于等于0.85所对应的m值:其中σi表示Yi的方差。

9.根据权利要求7所述的室内定位方法,其特征在于,权值u满足以下条件:(1)ui12+ui22+ui32+...+uik2=1,其中i=1,2,3,...,k;

(2)Yi与Yj之间不具有相关性,其中i≠j,i,j=1,2,3,...k;

(3)Y1是X1,X2,...,Xk的一切满足条件1的线性组合中方差最大者;Y2是与Y1不相关的X1,X2,...,Xk的所有线性组合中方差最大者;...,Yk是与Y1,Y2,...Yk-1不相关的X1,X2,...,Xk的所有线性组合中方差最大者。