[發明專利]一種基于Logistic函數的信號接收強度特征處理方法

有效

• 申請號: 201710779075.8
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107567094B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 劉發貴;楊鑫;覃亨銳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04B17/318
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種基于Logistic函數的信號接收強度特征處理方法。該方案的實現包括根據Logistic函數的左飽和與右飽和性質對發射臺信號接收強度特征進行非線性映射；通過優化篩選中心值參數將不穩定的信號接收強度特征映射到Logistic函數的飽和區，而穩定的信號接收強度則映射到Logistic函數的敏感區，從而得到有效的定位模型的輸入信號。本發明減少了指紋定位技術中不穩定的接收信號強度對定位模型的影響，保證特征的可靠性，從而提高定位的精確度。隨著發射臺的和移動臺之間的距離增加，無線電信號傳播的距離增加，對信號產生干擾的因素也在增加。使用非線性的變換可以有區別地對待不同的接收信號強度，進而降低模型對不穩定的接收信號強度對的敏感度。

技術領域

本發明屬于模式識別和計算智能領域內的一種定位數據特征處理方法，尤其涉及一種蜂窩無線定位領域中的基于Logistic函數的信號接收強度特征處理方法。

背景技術

高度發達的蜂窩網絡系統和覆蓋全球的蜂窩網絡信號使得蜂窩網絡系統是最為廣泛使用的移動通信系統，和智能手機的普及使得基于蜂窩網系統的定位技術成為了一種重要的室外定位技術。尤其在衛星定位系統，如全球定位系統(GPS)不可用的情況下，智能手機只能依靠蜂窩網絡系統進行室外的定位。與此同時隨著物聯網技術的發展，接入蜂窩網絡的智能設備將會越來越多，獲取智能設備的位置信息將會成為各種應用場景的先決條件。

與基于幾何距離的傳統定位技術相比，指紋定位技術將某一位置上的射頻信息作為該位置的“位置指紋”并與數據庫中保存的參考點指紋進行匹配，從而估算出該位置的具體坐標。其假設前提是移動臺接收來自發射臺的信號接收強度與移動臺的位置空間是確定性的一一對應關系。但是由于無線電信號受到非視距傳播所產生的多徑傳播、陰影效應，以及室內室外的建筑布局結構，建筑材料的阻擋，以及人員和物體的移動干擾，甚至氣候和溫度的變化，同一個位置上來自于同一個發射臺的信號接收強度會隨著外界因素的變化產生變化。在采集定位指紋的過程中，距離較遠、信號較弱的發射臺往往容易產生噪聲指紋數據，即該發射臺的信號特征的可靠性較差。相反發射臺距離移動臺越近，則在移動臺檢測到的該信號發射臺的信號接收強度的平均值水平越高，同時信號的波動越小，即該發射臺的信號特征較為可靠。

發明內容

本發明的目的在于解決基于指紋定位技術的蜂窩網絡環境定位需要穩定可靠的發射臺接收信號強度作為定位模型的輸入特征。隨著發射臺的和移動臺之間的距離增加，無線電信號傳播的距離增加，對信號產生干擾的因素也在增加。穩定的接收信號強度比不穩定的接收信號強度，更接近于滿足接收信號強度和空間位置的一一對應關系。使用非線性的變換可以有區別地對待不同的接收信號強度，進而實現降低模型對不穩定的接收信號強度對的敏感度，增加模型對穩定的接收信號強度的敏感度；使得模型在訓練和預測的過程更多地取決于穩定的接收信號強度特征。

本發明的目的通過如下技術方案實現。

一種基于Logistic函數的信號接收強度特征處理方法，其包括如下步驟：

步驟一、根據Logistic函數的左飽和與右飽和性質對發射臺信號接收強度特征進行非線性映射；

步驟二、利用定位模型的輸出誤差優化篩選中心值參數，將不穩定的信號接收強度特征映射到Logistic函數的飽和區，而穩定的信號接收強度映射到Logistic函數的敏感區，從而得到有效的定位模型輸入特征。

進一步，上述步驟一中Logistic函數為常用的非線性變換函數，公式(1)為Logistic函數的表達式：

該函數在定義域內處處可導，且兩側的導數逐漸趨近于0，這一性質被稱為函數的飽和性質。與極限的定義類似函數的飽和性質定義為左飽和與右飽和，即：

左飽和：lim_n→+∞f(x)′＝0 (2)