[發(fā)明專利]一種多方向采集結合聚類的WiFi指紋室內(nèi)定位方法

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• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108882363A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 常津銘;王紅蕾
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/021;H04W4/33
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 胡緒東

本發(fā)明公開了一種多方向采集結合聚類的WiFi指紋室內(nèi)定位方法，該方法包括步驟：(1)信號采集器選取東西南北四個方向進行信號強度值采集；(2)對步驟(1)中的信號強度值進行降噪處理；(3)對指紋數(shù)據(jù)進行聚類，建立索引，當最終元素篩選完畢后，對每一個位置指紋中的信號強度按從大到小進行排序；(4)根據(jù)步驟(3)中的每個聚類的集合，找到與帶測點信號有相同H個最大值的類，采用K最近鄰算法計算待測點的坐標位置。本發(fā)明采用多方向采集法以及降噪聚類方法進行指紋庫制作，相比傳統(tǒng)的指紋定位方法提高了15％的定位精度，并減少20％定位時間，有效解決傳統(tǒng)的WiFi指紋定位過程中存在的數(shù)據(jù)處理不夠合理、指紋庫可靠性低和定位時效性差的缺點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多方向采集結合聚類的WiFi指紋室內(nèi)定位方法，屬于指紋室內(nèi)定位方法技術領域。

背景技術

一直以來，“我在哪里”是人們普遍關注的問題。在室外我們可以利用GPS進行定位，但是當我們處在室內(nèi)時，由于屋頂?shù)恼趽酰珿PS信號嚴重衰減，導致無法定位。如何準確快速定位人員在室內(nèi)的位置成為了現(xiàn)如今研究的熱點和難點。

目前，主流的室內(nèi)定位技術有藍牙定位、超寬帶定位、Zigbee定位、紅外感應定位、WiFi定位等，但是其他定位方法大部分都需要特殊的硬件設施或者條件才能實現(xiàn)精準定位，而WiFi室內(nèi)定位由于成本低廉，不需要額外的基礎設施，易于實現(xiàn)等受到了廣泛的青睞。基于WiFi的室內(nèi)定位又分為基于傳播模型的定位和基于RSSI的位置指紋定位。基于傳播模型的定位由于需要無線信號在室內(nèi)傳播的模型導致了其在復雜的室內(nèi)環(huán)境中并不適用，而基于RSSI的位置指紋技術由于不需要額外的硬件設施，易于實現(xiàn)等優(yōu)點成為如今研究室內(nèi)定位的熱點。

如圖1所示，基于RSSI的位置指紋定位分為兩個階段：1、離線階段，2、在線階段。其中離線階段主要是建立WLAN信號強度向量和位置的對應關系，建立位置指紋庫。而在線階段則是根據(jù)實時采集的信號強度向量利用匹配算法尋找指紋庫中與之最相接近的信號，并將其所代表的位置作為目標估計位置。

文獻“室內(nèi)定位系統(tǒng)中指紋庫的優(yōu)化方法”(馬鑫迪等.西安電子科技大學學報，2015，42(06):81-87)提出利用K-means方法對采集信號進行降噪處理，提高了數(shù)據(jù)的可靠性，但是沒有考慮人員對信號的影響；文獻“基于層次聚類的WiFi室內(nèi)位置指紋定位算法”(王怡婷，郭紅.福州大學學報(自然科學版)，2017，45(01):8-15)利用層次聚類的方式，將采集的指紋數(shù)據(jù)進行分類，在匹配階段在相應的類中匹配，提高了定位速度；文獻“基于主成分分析的室內(nèi)指紋定位模型”(陳祠,牟楠,張晨等.軟件學報.2013，24(Suppl.(1)):98-107)等人提出主成分分析的方法，對指紋模型進行簡化，減少指紋模型的復雜性，提高了定位的精度，改善了時效性；文獻“一種新穎的利用空間多點匹配的wifi指紋定位方法”(WenLi,DongyanWei,HongYuan et al.ANovel Method of WiFi Fingerprint PositioningUsing Spatial Multi-points Matching[c].2016International Conference on IndoorPositioning and Indoor Navigation.4-7October 2016.譯文：李玟，魏東彥，袁弘等。一種新穎的利用空間多點匹配的wifi指紋定位方法[c].2016屆室內(nèi)定位與室內(nèi)導航國際會議.4-710.2016)針對wifi信號測量的不穩(wěn)定性提出空間多點指紋算法，根據(jù)信號的分布特征和變化特征，進行多點聯(lián)合定位，提高了定位的精度和穩(wěn)定性。室內(nèi)定位離線階段指紋庫的建立，對定位的精度和速度有很大影響，但是現(xiàn)如今大部分集中在在線階段的匹配算法研究，對指紋庫的建立研究較少，本文對指紋庫的建立進行研究，提高定位的精度和速度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種多方向采集結合聚類的WiFi指紋室內(nèi)定位方法，以解決上述現(xiàn)有技術中存在的問題。