[發明專利]終端間Wi-Fi信號的信號強度差異修正方法

有效

• 申請號: 201510435830.1
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105120479B
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 吳添奇;韓李飛;徐昌慶;裴凌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/04;H04W24/08
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

1.一種終端間Wi-Fi信號的信號強度差異修正方法，其特征在于，根據初始轉移函數對在線終端采集到的觀測指紋映射至離線指紋數據庫空間，然后與離線數據庫中的指紋信息進行指紋匹配得到匹配指紋，再利用觀測指紋和匹配指紋計算更新后的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數的參數，重復計算直至滿足收斂條件后，得到最終的轉移函數及其參數，最后對觀測指紋進行映射并計算得到離線指紋數據庫中的匹配指紋和最終位置結果；

所述方法具體包括以下步驟：

步驟1、采用兩種不同的終端設備作為離線終端，分別在需要定位的室內空間中采集各個位置的指紋信息，同時對離線終端采集到的每組指紋標定其對應的空間坐標位置，并生成相應的離線指紋數據庫；

所述的離線終端是指：離線階段采用的終端，以與在線終端類型不同；

步驟2、根據不同終端設備之間的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數，將在線終端采集到的觀測指紋映射到離線指紋數據庫空間并與離線數據庫中的指紋信息進行指紋匹配，從而得到觀測指紋的匹配指紋信息和相應位置坐標；

所述的指紋信息是指：通過離線終端檢測到的在室內空間各個位置處來自多個AP無線接入點的Wi-Fi信號的信號強度構成的信號強度向量的集合；

所述的在線終端是指：在線定位階段所用與離線終端不同種類的終端；

所述的觀測指紋是指：通過在線終端檢測到的在室內空間某一位置處來自多個AP的Wi-Fi信號的信號強度構成的向量；

所述的空間坐標位置通過離散方式或連續方式采集得到，其中：離散采集指的是在空間內幾個定點上采集一段時間的指紋并標定位置坐標；連續采集指的是終端在空間內勻速移動采樣，并手動記錄當前路線上起始點的位置坐標，從而按照時間戳計算每一個連續采集得到的指紋的位置坐標；

所述的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數是指：F_train＝a×F_track+b，其中：F_train代表離線訓練時終端設備采集的離線指紋數據庫中的指紋信息，F_track代表在線定位時終端采集的指紋數據庫中的指紋，a和b則是該線性函數的兩個參數；

所述的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數模型，其初始參數通過以下方式確定得到：EM定位修正算法能對不同的初始參數進行修正，最后收斂得到最大似然參數估計；

所述的初始參數a選為1，初始參數b選為0；

所述的指紋匹配以K-Nearest-Neighbor(KNN)算法為基礎，并對其進行優化，具體為：找出離線指紋數據庫中與觀測指紋的距離最近的K個指紋，然后計算該K個指紋的定標位置的中心位置，最后以與該中心位置距離最近的指紋作為匹配指紋；由于K個指紋中大多數指紋的定標位置都與實際位置相近，該優化算法能夠有效避免定位結果出現較大的偏差，因此以提高定位精度；

所述的距離，為歐氏距離，即：對于擁有n個AP的室內空間，終端在空間內采集到兩個指紋滿足P＝(x₁,x₂,...,x_n)和Q＝(y₁,y₂,...,y_n)，其中：x_n,y_n對應終端采樣得到來自第n個AP(無線接入點)的信號強度，(x_n,y_n)則稱為信號強度點對，兩指紋之間的歐氏距離表示為

步驟3、將得到的離線數據庫中的匹配指紋中的信號強度分量與相應觀測指紋中的信號強度分量按照不同的AP(無線接入點)構成不同的信號強度點對，然后通過線性回歸處理直至收斂，得到更新后的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數的估計參數；

所述的線性回歸處理是指：以觀測指紋作為X軸，離線數據庫中的匹配指紋作為Y軸，觀測指紋與離線數據庫中對應匹配指紋按不同的AP構成不同的信號強度點對，然后對多組指紋的信號強度點對線性回歸，得到的函數的參數作為信號強度轉移函數的新的估計參數；線性回歸這一過程就相當于EM算法中將隱含變量期望最大化的過程；對于[-90dB，-30dB]范圍外的信號強度分量判斷為異常，并在線性回歸時不考慮這些異常分量，以避免定位精度的降低；

所述的收斂是指：當觀測指紋通過帶有新的估計參數的信號強度轉移函數映射后與離線數據庫中匹配指紋間平均信號強度差變化持續預設時間段后小于收斂閾值時則認為算法收斂，否則回到步驟2重新處理；

步驟4、采用更新后的Wi-Fi信號的信號強度轉移函數將觀測指紋映射到離線指紋數據庫空間，與離線數據庫中的指紋信息進行指紋匹配，從而得到觀測指紋的最終位置坐標。