[發(fā)明專利]一種基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的WIFI室內(nèi)定位指紋庫的構(gòu)建方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711115293.8
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107832834B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李奇越;曲恒;黎潔;張凱;孫偉;周娜娜
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06N3/04
• 分類號: G06N3/04;G06K9/62;G06N3/08;H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 34101 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于生成對抗網(wǎng)絡(luò)的WIFI室內(nèi)定位指紋庫的構(gòu)建方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、將一室內(nèi)空間的外接矩形作為WIFI室內(nèi)定位區(qū)域，將所述WIFI室內(nèi)定位區(qū)域均勻劃分為a個正方形網(wǎng)格；以每個正方形網(wǎng)格的中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)，從而形成參考點(diǎn)集合，記為CP＝{CP₁,CP₂,...,CP_i,...,CP_a}，其中，CP_i表示第i個正方形網(wǎng)格內(nèi)的參考點(diǎn)，i＝1,2,...,a；

步驟2、在所述WIFI室內(nèi)定位區(qū)域外設(shè)置一個b根天線的路由器作為發(fā)射設(shè)備記為AP，在每個參考點(diǎn)上設(shè)置一個c根天線的設(shè)備作為接收設(shè)備；

所述第i個正方形網(wǎng)格內(nèi)的參考點(diǎn)CP_i在一段時間內(nèi)利用所述接收設(shè)備按照采樣速率v連續(xù)采集所述發(fā)射設(shè)備發(fā)送的n個WIFI信號，從而構(gòu)成第i個參考點(diǎn)CP_i的信號時間序列集合其中，表示第i個參考點(diǎn)CP_i在第j次采集的WIFI信號，且為b×c×m的三維復(fù)數(shù)矩陣，m表示所述發(fā)射設(shè)備發(fā)射的WIFI信號信道數(shù)，b×c表示所述接收設(shè)備和發(fā)射設(shè)備之間的鏈路數(shù)量，j＝1,2,...,n；

步驟3、以所述第i個參考點(diǎn)CP_i的信號時間序列集合CSI_i中不同鏈路所采集到的WIFI信號來代表不同種類的位置信息，從而構(gòu)成第i個參考點(diǎn)CP_i的位置信息集合其中，表示第i個參考點(diǎn)CP_i接收到的第k條鏈路的n個WIFI信號，且為n×m的二維復(fù)數(shù)矩陣，k＝1,2,...,b×c；

隨機(jī)從二維復(fù)數(shù)矩陣的n行中取出p行數(shù)據(jù)，共取q次，組成q個p×m的二維復(fù)數(shù)矩陣，從而重構(gòu)第i個參考點(diǎn)CP_i的位置信息集合為其中，表示第i個參考點(diǎn)CP_i的第k條鏈路的q個p×m的復(fù)數(shù)矩陣；

對重構(gòu)的位置信息集合CPI′_i中的所有復(fù)數(shù)矩陣分別取出實(shí)部和虛部作出幅值相位圖，得到第i個參考點(diǎn)CP_i的b×c條鏈路的幅值相位圖集合其中，表示第i個參考點(diǎn)CP_i的第k條鏈路的q張幅值相位圖，進(jìn)而得到a個參考點(diǎn)處的幅值相位圖集合PIC＝{PIC₁,PIC₂,...,PIC_i,...,PIC_a}并構(gòu)成初步指紋庫；

步驟4、對所述第i個參考點(diǎn)CP_i的幅值相位圖集合PIC_i中的圖片進(jìn)行像素變換處理，得到第i個參考點(diǎn)CP_i的訓(xùn)練集其中，表示像素變換后的第i個參考點(diǎn)CP_i的第k條鏈路的q張幅值相位圖，且的像素為w×h；

步驟5、利用第i個參考點(diǎn)CP_i的訓(xùn)練集對初始生成對抗網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到第i個生成對抗網(wǎng)絡(luò)模型：

步驟5.1、設(shè)置生成對抗網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練總批次為s，當(dāng)前批次為t，最大迭代次數(shù)為f，當(dāng)前迭代次數(shù)為z，學(xué)習(xí)率變化率為g，將所述第i個參考點(diǎn)CP_i的訓(xùn)練集PIC′_i分為s個批次，且每個批次有l(wèi)張幅值相位圖；設(shè)置標(biāo)志位flag；

步驟5.2、初始化t＝1，z＝1；

步驟5.3、將第t批次的l張幅值相位圖集合DPIC_t作為真實(shí)樣本，將l張由服從均勻分布的u維隨機(jī)向量z^t生成的圖片作為假樣本，分別作為輸入樣本輸入生成對抗網(wǎng)絡(luò)的判別器D₁中，分別輸出一個l維的向量D₁_logits_t和D₁ logits_t_，所述向量D₁_logits_t表示輸入樣本為真實(shí)樣本的概率，所述向量D₁ logits_t_表示輸入樣本為假樣本的概率，所述判別器D₁中包含五個處理過程，分別為第一個的卷積和激活函數(shù)處理，第二至第四個的批標(biāo)準(zhǔn)化、卷積和激活函數(shù)處理，以及第五個的全連接式的線性化處理；

步驟5.4、分別對所述向量D₁_logits_t和D₁ logits_t_取均值處理后相加得到判別器D₁的輸出誤差d_loss_t；

步驟5.5、采用自適應(yīng)優(yōu)化算法RMSProp，并以學(xué)習(xí)率變化率g對所述輸出誤差d_loss_t進(jìn)行最小化處理，從而更新判別器D₁的參數(shù)；

步驟5.6、初始化flag＝0；

步驟5.7、將l個服從均勻分布的u維隨機(jī)向量z^t輸入生成對抗網(wǎng)絡(luò)的生成器G中，輸出l張w×h的圖片集合GPIC_t，所述生成器G中包含五個處理過程，分別為第一個的全連接層，第二至第五個的激活函數(shù)、批標(biāo)準(zhǔn)化和反卷積處理；

步驟5.8、將l張像素大小為w×h的圖片集合GPIC_t輸入生成對抗網(wǎng)絡(luò)的判別器D₂中，從而輸出一個l維的向量D₂_logits_t；所述判別器D₂與所述判別器D₁的處理過程相同；

步驟5.9、對所述l維的向量D₂_logits_t取均值處理后得到生成器G的輸出誤差g_loss_t；

步驟5.10、采用自適應(yīng)優(yōu)化算法RMSProp，并以學(xué)習(xí)率變化率g對所述輸出誤差g_loss_t進(jìn)行最小化處理，從而更新生成器G的參數(shù)；

步驟5.11、令flag+1賦值給flag；若flag＝2則執(zhí)行步驟5.12；否則，返回步驟5.7-步驟5.10；

步驟5.12、令t+1賦值給t，令z+1賦值給z；判斷t＜s且z＜f是否成立，若成立，則轉(zhuǎn)步驟5.3，否則，執(zhí)行步驟5.13；

步驟5.13、判斷t＝s且z＜f是否成立，若成立，則令t＝0，并轉(zhuǎn)步驟5.3；否則結(jié)束迭代，得到第i個生成對抗網(wǎng)絡(luò)模型；

步驟6、將r個服從均勻分布的u維隨機(jī)向量z輸入所述第i個生成對抗網(wǎng)絡(luò)模型的生成器G中，從而生成r張對應(yīng)于第i個參考點(diǎn)CP_i的b×c條鏈路的幅值相位圖集合IPIC_i；

步驟7、重復(fù)步驟5和步驟6，從而生成a個參考點(diǎn)處的幅值相位圖集合IPIC＝{IPIC₁,IPIC₂,...,IPIC_i,...,IPIC_a}；

步驟8、將所述a個參考點(diǎn)處的幅值相位圖集合IPIC加入所述初步指紋庫中，從而構(gòu)成WIFI室內(nèi)定位指紋庫。