留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种基于智能手机四向RSS指纹的室内定位方法

俞佳豪 余敏

俞佳豪, 余敏. 一种基于智能手机四向RSS指纹的室内定位方法[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 48-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021031501
引用本文: 俞佳豪, 余敏. 一种基于智能手机四向RSS指纹的室内定位方法[J]. 全球定位系统, 2021, 46(5): 48-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021031501
YU Jiahao, YU Min. An indoor location method based on smart phone's RSS fingerprint in four directions[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 48-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021031501
Citation: YU Jiahao, YU Min. An indoor location method based on smart phone's RSS fingerprint in four directions[J]. GNSS World of China, 2021, 46(5): 48-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021031501

一种基于智能手机四向RSS指纹的室内定位方法

doi: 10.12265/j.gnss.2021031501
基金项目: 国家重点研发计划 (2016YFB0502204)
详细信息
    作者简介:

    俞佳豪:(1996—),男,硕士研究生,研究方向为无线传感网络

    余敏:(1964—),女,博士生导师,教授,研究方向为无线传感网络

    通讯作者:

    余敏 E-mail:myu821@163.com

  • 中图分类号: P228

An indoor location method based on smart phone's RSS fingerprint in four directions

  • 摘要: 针对传统位置指纹匹配算法只能表征单一维度指纹点特征的问题,提出了一种基于智能手机四向接收信号强度(RSS)指纹的室内定位方法. 该方法通过离线阶段的数据采集、特征提取、接入点(AP)权重分配三个步骤提取了更丰富的指纹点信息,在线阶段使用改进的K最近邻(KNN)分类算法将测试点与指纹点匹配. 在操作系统版本为Android 10的智能手机上使用蓝牙传感器进行实验验证,随机选取30个测试点,得到的实验结果表明:1)四向RSS指纹优于传统的单向RSS指纹,在相同的实验条件下使用四向RSS指纹最高可降低13.4%的定位误差;2)使用四向RSS指纹结合提出的算法,平均定位误差在1.61 m,且响应时间在毫秒级.

     

  • 图  1  基于智能手机蓝牙传感器四向RSS指纹的室内定位方法整体流程

    图  2  实验场景示意图

    图  3  指纹库中的指纹数据IQR直方图

    图  4  指纹库中的指纹数据标准差直方图

    图  5  不同滤波算法下的平均定位误差

    图  6  各方案在不同K值下的平均定位误差

    图  7  累计误差分布图

    表  1  简化后的模糊规则表

    IQRSmallerSmallMedBigBiggerNoise
    Std-DevSmallerSmallMedBigBiggerNoise
    经典权重10.8000.6000.4000.2000
    改进后的权重10.9350.5260.2830.0470.001
    下载: 导出CSV

    表  2  各方案下的平均定位误差对比 m

    方案K=3K=4
    单向KNN1.941.92
    单向WKNN2.072.14
    四向KNN1.681.76
    四向WKNN1.831.94
    本文算法1.711.61
    下载: 导出CSV

    表  3  本文算法与经典算法的运行时间对比 ms

    算法算法平均耗时
    传统NN算法1.4
    传统KNN算法1.5
    传统加权KNN算法1.7
    四向最近邻算法4.9
    四向KNN算法5.1
    四向加权KNN算法5.4
    本文四向算法5.1
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈锐志, 陈亮. 基于智能手机的室内定位技术的发展现状和挑战[J]. 测绘学报, 2017, 46(10): 1316-1326. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170383
    [2] 王睿, 赵方, 彭金华, 等. 基于WI-FI和蓝牙融合的室内定位算法[J]. 计算机研究与发展, 2011, 48(增刊2): 28-33.
    [3] 黄刚, 胡钊政, 蔡浩, 等. 基于Wi-Vi指纹的智能手机室内定位方法[J]. 自动化学报, 2020, 46(2): 320-331.
    [4] 杨凯, 郭英, 毕京学. 基于安卓平台的室内实时定位[J]. 测绘科学, 2015, 40(6): 125-128, 155.
    [5] 王晓亮, 徐恪, 杨铮, 等. TinyLoc: 一种面向能耗受限的可穿戴设备的室内定位算法[J]. 计算机学报, 2017, 40(8): 1813-1828. DOI: 10.11897/SP.J.1016.2017.01813
    [6] 石欣, 印爱民, 陈曦. 基于RSSI的多维标度室内定位算法[J]. 仪器仪表学报, 2014, 35(2): 261-268.
    [7] 方震, 赵湛, 郭鹏, 等. 基于RSSI测距分析[J]. 传感技术学报, 2007, 20(11): 2526-2530. DOI: 10.3969/j.issn.1004-1699.2007.11.037
    [8] 邓中亮, 余彦培, 徐连明, 等. 室内外无线定位与导航[M]. 北京: 北京邮电大学出版社, 2013.
    [9] 石柯, 陈洪生, 张仁同. 一种基于支持向量回归的802.11无线室内定位方法[J]. 软件学报, 2014, 25(11): 2636-2651.
    [10] 郭伟奇. 基于模糊推理的室内定位方法研究[D]. 成都: 电子科技大学, 2015.
    [11] ZADEH L A. Fuzzy sets[J]. Information and control, 1965, 8(3): 338-353. DOI: 10.1016/S0019-9958(65)90241-X
    [12] ZADEH L A. Outline of a new approach to the analysis of complex systems and decision processes[J]. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics, 1973, 3(1): 28-44. DOI: 10.1109/TSMC.1973.5408575
    [13] TAKAGI T, SUGENO M. Fuzzy identification o f systems and its applications to modeling and control[J]. IEEE transactions on sytems, man, and cybernetics, 1985, 15(1): 116-132. DOI: 10.1109/TSMC.1985.6313399
    [14] 胡可, 廖兴宇, 余敏, 等. 基于GPS与Wi-Fi位置指纹的室内外无缝定位研究[J]. 计算机工程, 2016, 42(2): 98-103. DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2016.02.018
    [15] YU M, XUE F, RUAN C, et al. Floor positioning method indoors with smartphone ’s barometer[J]. Geo-spatial information science, 2019, 22(2): 138-148. DOI: 10.1080/10095020.2019.1631573
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  290
  • HTML全文浏览量:  100
  • PDF下载量:  21
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-15
  • 网络出版日期:  2021-11-02

目录

    /

    返回文章
    返回