[發(fā)明專利]一種基于生成對抗網(wǎng)絡的WIFI室內定位指紋庫的構建方法

有效

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107832834B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設計）人: 李奇越;曲恒;黎潔;張凱;孫偉;周娜娜
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 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任公司
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發(fā)明公開了一種基于生成對抗網(wǎng)絡的WIFI室內定位指紋庫的構建方法，包括：1、通過測量得到衡量信道情況的信道狀態(tài)信息，即CSI數(shù)據(jù)；2、分別將每個位置的CSI數(shù)據(jù)處理為對應的幅值相位特征圖初步構建指紋庫；3、將得到的幅值相位特征圖送入生成對抗網(wǎng)絡中訓練生成更多的幅值相位特征圖，從而構建樣本充足的WIFI室內定位指紋庫。本發(fā)明利用生成對抗網(wǎng)絡生成不同位置的幅值相位特征圖的方法減少了信號采樣數(shù)量，解決了CSI數(shù)據(jù)不足時無法有效建庫的問題，提高了測量效率、簡便易行。

技術領域

本發(fā)明涉及室內定位領域，尤其是涉及一種定位指紋庫構建方法。該方法通過高斯回歸過程和深度卷積的生成對抗網(wǎng)絡來擴充樣本庫，適用于在有限條件下不能獲得完整數(shù)據(jù)時進行高效建庫的情況。

背景技術

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，基于位置的服務需求與應用越來越廣泛的應用于生活當中。以智能終端為平臺，基于WLAN的室內定位系統(tǒng)是近年來的一個研究熱點，其具有操作簡單，成本低等特點。目前對室內定位系統(tǒng)的研究，主要集中在離線階段指紋庫的構建和在線階段實施定位兩個方面。如何高效地建立并維護指紋庫是室內定位一個重要的研究點。由于室內環(huán)境復雜，同一位置接收到的信號強度具有不穩(wěn)定性和時變性，而且信號采集也是一個人工與時間成本都很高的過程，所以，研究一種高效準確的指紋庫構建方法很有必要。

合肥工業(yè)大學碩士學位論文，2017，“一種面向信號盲區(qū)的高效指紋庫構建算法”，提出了一種信號盲區(qū)內AP的部署方法，解決了信號盲區(qū)無法建庫的問題，提高了信號盲區(qū)的定位精度，結合高斯過程回歸模型，降低了離線階段50％的工作量。但是此種方法無法在已有數(shù)據(jù)的基礎上生成更多相同數(shù)據(jù)的類似數(shù)據(jù)，樣本數(shù)量匱乏。

四川師范大學碩士學位論文，2016，“基于WiFi的室內指紋定位技術研究”，在WiFi環(huán)境下對室內指紋定位技術進行改進和實現(xiàn)，理論方面創(chuàng)新的提出了利用慣性導航設備快速構建方法與基于環(huán)境的衰減系數(shù)建庫兩種構建方法，提升了建庫速度與減小了建庫所需信息量，有效解決了建庫階段成本大的問題。但是此種方法并沒有采用一種高效的方法來生成新的數(shù)據(jù)，效率較低。

中國科學院深圳先進技術研究院發(fā)明了一種室內定位指紋庫的動態(tài)建立方法及系統(tǒng)(公開號：103747519A)，提供了一種室內定位指紋庫的動態(tài)建立方法及系統(tǒng)，提高了指紋庫的建立效率。但是此種方法并不能利用已有的數(shù)據(jù)生成更多的數(shù)據(jù)，指紋庫中樣本數(shù)量不足。

上海交通大學發(fā)明了一種基于地圖結構的Wi-Fi位置指紋非監(jiān)督訓練方法(公開號：105208651A)。基于帶有路徑和節(jié)點的地圖結構中，在靜止狀態(tài)下獲取地圖結構的起點位置，并在行走狀態(tài)下獲得路徑上的所有轉彎點，經(jīng)采樣點內插處理后得到用于定位的指紋數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)室內精確定位。但是此種方法并沒有采用一種快速便捷的方法來獲取新的數(shù)據(jù)，樣本數(shù)量較少。

發(fā)明內容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術所存在的不足之處，提供一種基于生成對抗網(wǎng)絡的WIFI室內定位指紋庫的構建方法，以期能利用轉化CSI數(shù)據(jù)為不同位置的幅值相位特征圖的方法來構建初始指紋庫，并利用生成對抗網(wǎng)絡生成不同于初始庫的幅值相位特征圖，減少信號采樣次數(shù)，從而實現(xiàn)高效構建樣本充足的WIFI室內定位指紋庫。

本發(fā)明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發(fā)明一種基于生成對抗網(wǎng)絡的WIFI室內定位指紋庫的構建方法的特點是按如下步驟進行：

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