[發(fā)明專利]一種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術

有效

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• 申請日: 2020-03-20
• 公開（公告）號: CN111385757B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳垣毅;鄭增威;周銘煊
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: H04W4/33
• 分類號: H04W4/33;H04W64/00;H04B17/318;H04B17/391
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發(fā)明涉及一種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術，包括步驟：對室內定位WiFi指紋與室內布置和天氣狀況之間的關系進行建模，綜合計算WiFi信號強度固定值、由于陰影產生的對數(shù)損耗值、小尺度衰減效應影響值及環(huán)境溫度影響值，得到WiFi指紋信息；利用高斯核函數(shù)消除指紋測量值分散性；通過層次聚類算法消除指紋噪聲。本發(fā)明的有益效果是：通過分析室內定位WiFi指紋庫設備異構性與室內物理布局及天氣狀況之間的關系，設計一種能自適應不同環(huán)境動態(tài)變化的WiFi指紋特征，通過基于核函數(shù)方法刻畫異構設備信號強度分布及其特征，消除指紋測量值的分散性。本發(fā)明提出的方法能夠基于層次聚類消除室內定位WiFi指紋存在的設備異構性，有效提升定位精確度。

技術領域

本發(fā)明涉及室內定位領域，尤其包括一種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術。首先對室內定位WiFi指紋、室內物理布局與天氣狀況進行建模，再通過平滑函數(shù)消除WiFi指紋測量值的分散性，通過層次聚類消除指紋噪聲，有助于消除不同設備、不同室內布置對室內定位WiFi指紋庫的影響，提高定位精度。

背景技術

現(xiàn)有室內定位技術在部署成本、適用范圍和定位精度等方面還不能滿足多數(shù)普適計算應用需求，限制了基于位置的服務在室內的普及。

基于WiFi位置指紋的室內定位技術由于充分利用現(xiàn)有WLAN基礎設施，無需部署任何其它專用設備，只需特定的定位軟件即可通過智能手機等移動終端實現(xiàn)定位，具有定位成本低、適用范圍廣等優(yōu)點，成為當前被廣泛認可和采納的室內定位技術。然而，即便獲普遍認可的WiFi指紋室內定位技術在現(xiàn)實應用中也面臨嚴峻挑戰(zhàn)：設備異構性導致一些WiFi指紋(即WiFi信號強度)產生明顯異?，F(xiàn)象，進而降低定位精度?，F(xiàn)有用于消除室內定位WiFi指紋庫設備異構性的方案存在的不足：

1)基于群智感知搜集數(shù)據(jù)的矯正方案不能解決數(shù)據(jù)噪聲問題；

2)基于機器學習的矯正方案需要大量標注數(shù)據(jù)集訓練自適應模型及墻壁分割等物理布局導致指紋矯正失效。

綜上所述，提出一種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術，就顯得尤為重要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術。

這種用于室內定位WiFi指紋庫設備異構性的消除技術，包括以下步驟：

步驟1、對室內定位WiFi指紋與室內布置和天氣狀況之間的關系進行建模，綜合計算WiFi信號強度固定值、由于陰影產生的對數(shù)損耗值、小尺度衰減效應影響值及環(huán)境溫度影響值，得到WiFi指紋信息：

步驟1.1、根據(jù)室內無線信號傳播模型計算WiFi信號強度固定值及由于由于陰影產生的對數(shù)損耗值：

上式中，P為信號源的信號強度，m為路徑損耗指數(shù)，r為設備位置與信號源的距離，為由于陰影產生的對數(shù)損耗值，Ps為WiFi信號強度固定值；

步驟1.2、計算小尺度衰減效應影響：

上式中，P為信號源的信號強度，r為設備位置與信號源的距離，σ為由于瑞利衰落產生的指數(shù)損耗，Pm為小尺度衰減效應影響值；

步驟1.3、通過數(shù)據(jù)擬合公式對環(huán)境溫度影響進行計算：

Pt＝-P*(aT³+bT²+cT+d) (3)

上式中，P為信號源的信號強度，a，b，c，d分別為根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行多項式擬合的經驗參數(shù)，T為環(huán)境溫度，Pt為環(huán)境溫度影響值；

步驟1.4、綜合陰影衰落、小尺度衰減效應和環(huán)境溫度三項因素計算得到WiFi信號強度：