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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：本发明公开一种基于光线追踪的室内WiFi指纹地图构建方法，包括针对目标室内环境进行建模仿真，使用光线追踪模拟算法，模拟WiFi信号在室内环境中的传播，构建室内WiFi指纹模拟地图；利用机器人采集WiFi信息，将采集到的WiFi稀疏真实值使用卡尔曼滤波器处理，去除噪声，再利用高斯过程回归算法，对WiFi指纹模拟地图进行矫正。本发明通过使用光线追踪模拟算法，模拟WiFi信号在室内环境中的传播，不仅极大的减少了WiFi指纹地图构建的人力、物力，而且在一定程度上提高了室内环境中WiFi指纹地图构建的精度。

主权项：1.一种基于光线追踪的室内WiFi指纹地图构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：针对所需构建指纹地图的室内场景，包括但不限于墙壁、家具、障碍物等室内固定设施，以坐标的形式对室内环境进行标注，获得室内环境的地图模型；S2：在室内地图模型中设置信号发射点与接收点，利用光线追踪模拟算法，模拟无线信号在室内环境中的传播，获得WiFi指纹模拟地图，在光线追踪模拟算法中，光的折射计算使用斯涅尔定律，光的漫反射的计算使用郎伯漫反射定律，信号发射点数量为24，信号接收点数量为1；S3：搭建起可自主移动的机器人，用于实时采集当前室内场景中WiFi信息并实时显示机器人当前位置信息等，移动机器人搭建后所能实现的功能，具体包括:S3.1：利用机器人携带的嵌入式开发板，随机采集真实室内场景中部分WiFi信号的接收信号强度信息与位置信息，并保存到嵌入式开发板中；S3.2：移动机器人使用履带式结构，机器人底盘使用STM32控制；S3.3：机器人所使用的嵌入式开发板为NVDIAJetsonXavierNX,使用开发板所配备的WiFi模块，对当前室内环境中的WiFi信号进行扫描、识别、记录WiFi发射点的地址、WiFi信号强度值以及机器人当前位置信息；S3.4：移动机器人具备自主避障功能，主要实现模块为红外线检测模块与摄像头，当检测或观测到墙壁、物体等障碍物，移动机器人可以自行避障；S4：使用移动机器人在目标室内空间移动采集室内WiFi指纹信息，移动机器人在室内空间移动采集信息的过程，具体方式包括:S4.1：移动机器人采集方式为移动式采集，在室内环境允许的情况下，采集点间隔为0.9m，每个采集点采集次数为10次；S4.2：运动距离不足0.9m时，机器人通过摄像头以及红外传感装置，转向左或右，满足前进距离时再次执行采集动作；S4.3：移动机器人采集的信息包括当前位置可扫描到的WiFi信号发射点的地址信息，以及每个发射点的信号强度，当前所处室内环境的位置信息；S5：利用二阶卡尔曼滤波器，分别对不同的WiFi信号发射点的信号强度值进行去噪，使获得的信号更加平滑；S6：将经预处理后的WiFi信号真实值，利用高斯过程回归算法，对WiFi模拟指纹地图进行矫正，对WiFi指纹地图矫正的相关内容，具体包括：S6.1：高斯过程回归的算法中，核函数为指数核函数；S6.2：预处理后的WiFi信号真实值占WiFi指纹地图的40％。

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