[發明專利]基于接入點穩定度的無線室內定位方法

有效

• 申請號: 201410127376.9
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103916820B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王勇超;沈陽;邢衛;江肖強;徐趙誠
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04W4/04
• 分類號: H04W4/04;H04W24/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及計算機無線網絡領域，尤其涉及一種基于接入點穩定度的無線室內定位方法。

背景技術

目前，基于指紋的WLAN室內定位技術通常需要對接入點進行選擇，主要是利用無線信號的接收信號強度（RSS）和物理位置的關聯特性，將定位信息和采樣點位置上收集到的WiFi無線信號數據進行匹配映射。基于指紋的定位技術主要是通過指紋庫提取定位特征，在實際定位時，將待測位置實時接收到的一組RSS值上傳到定位服務器，通過在指紋庫中查找與這組RSS值最匹配的一個或者幾個位置的RSS值，從而確定定位結果。指紋庫存儲的就是每個采樣點所對應的n維RSS向量。

在基于指紋的無線室內定位問題中，無線信號的RSS值受環境影響較大，而且處于不斷波動的狀態。在已部署若干接入點的場景下，建立指紋庫時，對于采樣點采集到多個接入點的RSS數據，選取哪些接入點的RSS數據作為樣本數據，使得在環境波動較為頻繁劇烈的情況下，能夠保持定位算法的精度和穩定性，是我們待解決的問題。因此我們需要對采樣的RSS向量進行預處理工作，最重要的是接入點選擇方法。

目前主要的接入點選擇算法有：

基于指紋的WLAN室內定位技術中，大部分都采用MaxMean算法，該方法通過在每個采樣位置，將接入點按接收到的RSS平均值排序，從中選擇前三個平均值最大的接入點作為采樣目標，選擇它們的RSS值作為樣本數據建立指紋庫。根據實驗得出，接收到的接入點的平均RSS越高，該接入點的RSS樣本在采樣點位置采集到的所有RSS樣本中越多，即接入點出現在接收到接入點集合中的概率就越高。

另一種InfoGain算法是一種基于信息增益的接入點選擇方法。它在基 于網格的定位系統中，每個接入點被看作是一個特征，而每個網格被能接收到的m個接入點特征表示。對于特定的網格，離線階段采集的第i個接入點的平均信號強度被看作是該網格的第i個特征值，而沒有檢測到的接入點的特征值被設置為最小值。InfoGain方法的信息增益標準用于從位置分辨能力的角度來評估每個特征的價值，從中選取增益最高的k個接入點作為采樣對象。特征接入點的位置分辨能力通過信息增益來衡量，信息增益利用信息論的熵計算得出，通過計算接入點未知時網格的熵和接入點已知時網格的條件熵之差所得。

最大匹配法，基于離采樣點位置較近的接入點的RSS值變化較大，而較遠的RSS值變化小的特點，采用盡可能多的可以接收到接入點的RSS值作為樣本指紋數據。

聯合AP選擇法，利用接入點信號之間的相關性，即位置相鄰的接入點的RSS值較為接近等信息，基于最大化互信息（Maximum Mutual Information，MMI）準則進行接入點特征選擇。該方法類似于InfoGain算法，它是以MMI準則度量特征的互信息增益，并選取增益最大的APs作為采樣對象。

基于散度接入點選擇方法，基于選擇的接入點的信號的關聯性，并以最小化冗余來選擇接入點，通過散度（divergence measures）來量化兩個AP的可分性。該方法反映選擇的APs之間關聯最小化原則問題。

基于NI過濾的接入點選擇方法，選擇對NI過濾器定義的空間定位區域有最大分辨能力的接入點作為采樣對象，而位置分辨能力通過聚類間方差與聚類內方差的散失率來衡量。

但是，室內環境和格局對接入點的RSS數據穩定度影響很大，在以上方法未考慮這些問題，易造成接入點的RSS數據不穩定，從而造成定位不精準。

發明內容

本發明的目的是克服了現有方法沒有考慮接入點采樣數據受環境影響波動幅度的不足，提供一種基于接入點穩定度的無線室內定位方法，選擇合適的接入點進行定位。

本發明提供了一種基于接入點穩定度的無線室內定位方法，包括如下 步驟：

步驟1，在室內選擇一處采樣點，并在采樣點通過移動終端進行N次離線采集，將所有接入點的RSS數據作為RSS數據樣本，每個接入點的RSS數據包括該接入點的地址以及所采集的RSS值；

步驟2，對于每個接入點，根據N次離線采集所得的RSS數據計算接入點的穩定度；

步驟3，將所有的接入點按穩定度從大到小進行排序；

步驟4，利用指紋庫匹配定位算法選擇穩定度較高的前k個接入點，并在RSS數據樣本中為所選接入點接收到的RSS數據建立指紋庫；

步驟5，將待測位置實時接收到的RSS數據與指紋庫中的RSS數據進行匹配，從而定位。

其中，在步驟1中，所有接入點是指離線采集時所能夠獲取的所有接入點；在步驟3中，穩定度越大，排序越靠前。