[發(fā)明專利]一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010436857.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開（公告）號(hào): CN111757249B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周牧;李欣玥;楊小龍;王勇;何維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/02
• 分類號(hào): H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;G01S11/06
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法。首先，利用離線接收信號(hào)強(qiáng)度(Received Signal Strength,RSS)特征構(gòu)造接入點(diǎn)(Access Point,AP)的信息增益比集合和離線RSS特征的模糊關(guān)系矩陣；其次，利用關(guān)于離線RSS特征的模糊關(guān)系方程獲取離線RSS特征的模糊權(quán)重；再次，通過在待定位點(diǎn)(即測(cè)試點(diǎn))處采集來自不同AP的RSS，構(gòu)造在線RSS特征的模糊判定矩陣和在線階段AP的模糊隸屬度集合；最后，將具有較大模糊隸屬度的AP定義為具有較強(qiáng)位置分辨力的AP，并將其作為優(yōu)化AP用于定位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明方法在具有較高定位精度的同時(shí)還具有較低的計(jì)算開銷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于室內(nèi)定位技術(shù)，具體涉及一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，位置服務(wù)(Location-based Services,LBS)在人們的生活著扮演著越來越重要的角色，如商場(chǎng)廣告指引、監(jiān)控管理、災(zāi)難救援等場(chǎng)景中對(duì)導(dǎo)航與定位服務(wù)均有著急切的需求。但是，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，通常存在許多建筑遮擋物和無規(guī)律的人員走動(dòng)，從而導(dǎo)致信號(hào)在傳播時(shí)存在較為嚴(yán)重的波動(dòng)、反射、衍射和繞射等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致室內(nèi)場(chǎng)景中定位技術(shù)的性能仍有待提升。目前，被相關(guān)企業(yè)和高校廣泛研究的室內(nèi)定位系統(tǒng)主要有基于超寬帶(Ultra Wide Band,UWB)、無線局域網(wǎng)(Wireless Local AreaNetwork,WLAN)、紅外(Infrared Ray,IR)、無線射頻識(shí)別(Radio FrequencyIdentification,RFID)和ZigBee等技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。但是，上述定位系統(tǒng)通常需要較大的設(shè)備開銷和不可避免的人力消耗，從而導(dǎo)致其發(fā)展面臨著許多的挑戰(zhàn)。相比之下，WLAN具有設(shè)備部署開銷低廉，通信范圍較廣且環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，因此，基于RSS(ReceivedSignal Strength,RSS)的WLAN定位方法在室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展中扮演著越來越重要的角色。

傳統(tǒng)WLAN室內(nèi)定位方法主要分為兩類：傳播模型法和位置指紋法。前者首先通過信號(hào)傳播模型獲取接收信號(hào)強(qiáng)度與信號(hào)傳播距離的之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，然后根據(jù)目標(biāo)環(huán)境中位置已知的WLAN接入點(diǎn)并結(jié)合如三邊測(cè)量法等幾何定位算法進(jìn)行位置估計(jì)。后者包含離線階段和在線階段，在離線階段通常預(yù)先標(biāo)定若干位置已知的參考點(diǎn)(Reference Point,RP)，然后分別在這些已標(biāo)定的RPs處采集來自目標(biāo)環(huán)境中每個(gè)AP(Access Point,AP)的RSS，并利用這些RSS數(shù)據(jù)構(gòu)建離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；在在線階段，將在測(cè)試點(diǎn)處新采集到的來自不同APs的RSS與離線位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的RSS進(jìn)行匹配，以獲得測(cè)試點(diǎn)估計(jì)位置。

然而隨著研究人員在室內(nèi)定位領(lǐng)域上的深入研究和人們?cè)趯?shí)際生活中對(duì)室內(nèi)定位服務(wù)日益增加的需求，現(xiàn)有的許多室內(nèi)定位算法由于只考慮了單一信號(hào)特征以及定位效率較低等原因已經(jīng)不能滿足室內(nèi)定位發(fā)展的要求。針對(duì)此問題，本發(fā)明提出了一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法，通過提取多維RSS特征建立模糊關(guān)系方程來構(gòu)造AP模糊隸屬度集合，并將具有較大模糊隸屬度的AP定義為具有較強(qiáng)位置分辨力的AP，進(jìn)而將其作為優(yōu)化AP用于定位，該方法綜合考慮了多維RSS特征并且提高了系統(tǒng)的定位效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法，它通過提取多維RSS特征建立模糊關(guān)系方程來構(gòu)造在線階段的AP模糊隸屬度(即位置分辨力)集合，并選取具有較強(qiáng)位置分辨力的AP作為優(yōu)化AP用于定位，該方法提高了定位系統(tǒng)的有效性而且降低了計(jì)算開銷。

本發(fā)明所述的一種基于信息增益比的多特征模糊映射接入點(diǎn)優(yōu)化方法，包括以下步驟：

步驟一、離線階段，在目標(biāo)環(huán)境中部署n(n為整數(shù))個(gè)位置已知的AP并標(biāo)定m(m為整數(shù))個(gè)RP。

步驟二、在每個(gè)RP處采集來自不同AP的RSS，構(gòu)建離線RSS特征矩陣Z^off；具體包括以下步驟：