[發明專利]一種基于WLAN的室內定位方法

有效

• 申請號: 201410458932.0
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104185275B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 諸彤宇;劉帥;宋志新
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 成金玉,李新華

技術領域

本發明涉及一種WLAN室內定位領域的定位方法，屬于室內無線通信和網絡技術領域。

背景技術

近年來，隨著人們物質生活水平的不斷提高，人們對位置服務的需求也與日俱增，如在人員調度、資產管理、緊急救援、安全監控、安全調度、智能交通、地圖導航、出行指南等諸多方面對定位的廣泛需求；特別是在應對緊急情況是，如緊急救援、救災應急指揮調度等特殊應用場景下，定位信息更顯得尤為重要。

隨著普適計算機和分布式通信技術的深入研究，室內無線通信和網絡技術飛速發展，衍生出了基于WLAN(Wireless Local Area Networks,無線局域網)，Bluetooth(藍牙)，WSN(wireless sensor network,無線傳感器網絡)等室內定位方式，以及基于指紋和概率法的室內定位方法。

基于WLAN，Bluetooth，WSN等的定位技術，通過在室內進行網格劃分，并在室內部署大量的AP(Access Point,訪問接入點)，終端檢測在每個網格內接收到的多個AP的RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信號強度指示)，由于不同位置接收到的各個信號節點所發出的信號強度不同，將在各個網格中接收到的各個節點的RSSI作為該網絡的特征量以完成定位。

基于指紋的室內定位，通過采集室內區域內不同AP的RSSI，并將對應的無線接入點的地址和坐標存儲在數據庫中，終端用戶測量周圍無線信號強度，將它與預先存儲在數據庫中的RSSI適量進行匹配定位，從而得到被定位終端用戶的坐標信息。

概率法利用參考點上的已有訓練樣本，得出各個參考點上的RSSI信號概率分布。一般采用高斯函數進行概率分布擬合，得出各個參考點的高斯概率分布的均值和帶寬。概率法充分利用了信號分布的統計特征，定位精度一般較加權最近鄰法要高。

然而，它們同樣存在各自的問題。基于指紋的室內定位方法，在實際應用中，對于大范圍的室內定位，存在空間匹配搜索范圍較大，計算復雜度高，存儲空間要求較大的不足，而基于概率法的室內定位方法，在實際應用中存在RSSI信號在某個固定的參考點上的概率分布呈現非高斯、非線性、多模態的特性，使得擬合出的概率分布函數與實際概率分布相差較大，從而導致定位時較大匹配誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的什么不足，提供一種基于WLAN的室內定位方法，既能降低匹配搜索范圍，又能得到符合實際情況的預測模型，一定程度上降低了計算復雜度和時間復雜度。

本發明要解決的技術問題是：降低匹配搜索范圍，建立一種符合實際情況的預測模型，提供一種基于WLAN的室內定位方法，包括以下步驟實現：

步驟一：將采樣點采集到的各個AP的RSSI數據預處理，從中提取出一維和二維向量分別作為特征向量。

對掃描到的RSSI數據進行必要的預處理包括：刪除RSSI小于-100dB的數據，刪除非定位AP的數據。所述刪除非定位AP的數據是指，刪除不適于定位的AP的RSSI。不適于定位AP的特征為強度過低(RSSI小于-95dB)或穩定性較差(方差大于20)，使用這些AP會增加計算復雜度，降低定位精度，因此予以排除。

采用不同提取方法從原始數據中提取多種可準確量化RSSI分布規律的特征向量。包括以下步驟：

(1)將掃描到的所有AP按照MAC地址升序排序，將離線采集時掃描到的所有原始數據根據其采集位置標記上對應的采樣點編號；

(2)可以按照以下兩種方法提取各自的特征向量：

a.將排序后的AP兩兩組合，即將AP按照MAC地址分成組，每組AP表示為(AP_i,AP_j)(其中，0<i<j≤m，m代表所有AP的個數)，從標記了采樣點的原始數據中提取出對應AP組合的RSSI向量以及相應的采樣點；

b.每個AP單獨作為一組，即將所有離線采集數據按照AP的MAC地址分成m組，每組AP表示為AP_i(其中，0<i≤m，m代表所有AP的個數)，從標記了采樣點的原始數據中提取出對應AP的RSSI一維向量以及相應的采樣點。

步驟二：對特征向量聚類分析，將待定位區域劃分為多個定位子區域，每個子區域反映了一種RSSI分布特征。