[發明專利]基于接入點重選擇和自適應簇分裂的室內指紋定位方法

有效

• 申請號: 201310733950.0
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103763769B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發明（設計）人: 梁棟;畢真;周盈君;曾書磊;劉敬智
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司11282
• 代理人: 楊樹芬

1.基于接入點重選擇和自適應簇分裂的室內指紋定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：按照傳統方法將待定位區域均勻劃分為若干柵格，選取每個柵格的幾何中心作為參考點位置，在每個參考點位置測量能接收到的所有接入點的信號強度，生成接收信號強度指紋向量，即RSS向量，建立基礎RSS指紋庫；

步驟二：結合基于地理位置和辨識度的AP重選擇方法、自適應簇分裂聚簇方法和自學習機制，生成柵格大小可變的RSS指紋庫，即V-RSS指紋庫；

(0)初始時，設置一個存儲待分裂簇的空棧，并將當前簇設置為根簇；

(1)設當前簇為q，對q做預分裂，對簇q作虛擬的十字均分，預分裂后得到四個子簇q₁,q₂,q₃,q₄；

(2)計算各子簇的重心指紋向量；以子簇q₁為例，其重心指紋r_q1＝(r_q1,1,r_q1,2…r_q1,M)，其中r_q1,j表示第j個AP在q₁子簇內的平均接收信號強度；

(3)AP重選擇，當前簇改變后需要重新進行AP選擇，最終為不同地理位置的簇定義自己的最佳AP集合；選擇最佳AP集合的具體步驟為：

(31)先計算子簇的重心指紋和簇內方差；

以簇q₁中第j個AP為例，其重心指紋S_i,j表示第j個AP在第i個參考點的位置指紋；C_q1表示簇q₁中參考點數目；

其簇內方差

同理可得r_q2,j，r_q3,j，r_q4,j，

(32)對簇q，第j個AP的辨識度定義為：

辨識度向量t_q＝(t_q,1，t_q,2…，t_q,M)；

(33)對t_q,j按由大到小的順序排序，取出前N個組成最佳AP集合，把對應的AP編號存在向量v_q中；

(34)分別得到四個子簇的簇指紋；例如，子簇q₁簇指紋定義為是指從中選出v_q對應的指紋，得到經過AP選擇后子簇q₁的重心指紋可以表示為：

同理可得和的區別是后者包括了所有AP在簇q₁的指紋，其維度為M，而前者只包括了最佳AP集合的指紋，其維度為N，N<M；

(4)定義函數Γ(t_q)，用于判斷當前簇可否分裂：

其中ε為可分裂門限，既可根據經驗由人工設置，也可由自學習機制自動獲得，其方法是將辨識度閾值定為預期定位誤差、無線信號波動特征和簇尺寸的函數，通過自學習的方式確定該函數的具體表達式或者數值對應關系；

(5)存儲數據：將簇編號q、判別函數Γ(t_q)的值、當前簇最佳AP集合v_q存儲到V-RSS指紋庫中；

如果Γ(t_q)＝1，跳到步驟(6)；

如果Γ(t_q)＝0，跳到步驟(7)；

(6)對簇q進行分裂；實際上就是對簇預分裂的確認過程，對簇q進行十字均分，得到四個子簇q₁,q₂,q₃,q₄，存儲v_q在四個子簇產生的重心指紋u_q1,u_q2,u_q3,u_q4，將簇q₂,q₃,q₄壓入棧中，當前簇設置為q₁，跳到步驟(1)；

(7)當前簇q不能再分裂，返回棧中取出一個新簇作為當前簇，跳到步驟(1)；如果棧空則整個簇分裂過程結束，V-RSS指紋庫生成完畢；

步驟三：將待定位的移動終端移動到某個位置，測量實時接收的RSS向量，多次測量取平均值并進行去噪處理；

步驟四：將步驟三中測得的RSS向量與V-RSS指紋庫進行比對，運用基于多叉樹的自適應簇分裂定位方法估計待定位的移動終端的位置；以四叉樹中的節點表示簇，即當前節點λ_k等價于當前簇q；

(1-1)從根節點λ_k，k＝0開始；

(1-2)讀取V-RSS指紋庫存儲的數據，判斷當前節點λ_k是否可以繼續分裂：如果可以繼續分裂，繼續執行步驟(1-3)，否則跳至步驟(1-7)；

(1-3)當前節點下一層的四個子節點記為θ＝1,2,3,4；從V-RSS指紋庫中讀取每個子節點對應的重心指紋u_θ，θ∈[1,4]；

(1-4)待定位的移動終端的實時指紋經當前節點的最佳AP集合選擇后得到

(1-5)從四個子節點中找出與歐式距離最近的，其編號記為λ_k+1；

λ_k+1＝arg min||d_θ||，θ∈[1,4]；

歐氏距離公式：

(1-6)λ_k+1成為當前節點，跳至步驟(1-2)；

(1-7)當前節點對應的簇即為最佳匹配簇，輸出簇信息作為定位結果，包括簇編號和簇的尺寸；

步驟五：輸出定位結果，所述定位結果包括最佳匹配的簇編號、待定位的移動終端的位置估計和不確定度。