[发明专利]WLAN室内分步式RD-ANFIS定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模式识别领域中的模糊聚类型ANFIS室内定位方法，具体涉及WLAN室内定位方法。

背景技术

随着人们对环境感知需求的增加，以及短距离无线电通信技术的发展和新业务需求的不断增多，基于位置服务LBS（LocationBasedServices）的应用与需求越来越受到人们广泛的关注。如紧急救援，目标搜索与跟踪，资源探测，智能向导和物资管理等各种军用和民用服务方面。虽然全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）和蜂窝系统在理论研究和实践应用方面均比较成熟，且能提供室外较高的定位精度；但在室内或高楼密布的遮蔽环境下，由于信号非视距传播所造成的严重衰落现象和多径效应，使得GPS三球交会和蜂窝三角定位法的应用受到了极大的限制。

此外，对于部分基于无线传感器网络WSN（WirelessSensorNetwork）、红外IR（InfraredRay）、超声波UW（UltrasonicWave）、蓝牙Bluetooth、射频ID、Zigbee和超宽带UWB（UltraWideBand）等技术的室内定位系统，由于特殊定位设备配置所带来的经济和时间开销，以及存在的严重非直射路径衰减和较小覆盖范围等缺陷，限制了这些定位系统在人们生活中的广泛应用。相反，无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）的普及和2.4GHzISM免注册频段的开放，使得WLAN室内定位技术得到了广泛的研究与发展。

此外，20世纪末发展起来的WLAN技术是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它利用射频传输技术进行数据的传送，为用户提供无线宽带接入服务。WLAN的发展，解决了有线网络布线困难的问题，打破了宽带接入的地域限制，满足了用户移动数据通信的需要，实现数据通信的移动化、漫游化和宽带化。另外，可移动性和较低网络成本是WLAN技术的主要核心优势。前者使得用户在使用便携式电脑和数据采集器等设备的同时，能任意地变换终端位置，这极大地方便了工作时需不断移动位置的人员，相对有线网络的固定接入特点来说更为方便；对于后者，由于在通信网络建设中，网络布线是一笔较大的经济开销，且有些地方施工会比较困难，而WLAN网络无需布线，因此，组网成本可以得到大幅度的降低。

然而，在WLAN室内环境下，往往因为目标定位区域过大、模式过于复杂，会导致ANFIS系统容易产生过匹配现象、环境适应性降低且定位精度不尽理想，因此还需进一步改进。其中，ANFIS为AdaptiveNetworkbasedFuzzyInferenceSystem的缩写，译为自适应神经模糊推理。

发明内容

本发明的目的是解决在WLAN室内环境下，由于目标定位区域较大、模式复杂而导致ANFIS系统容易产生过匹配现象、环境适应性降低且定位精度差的问题，提供了一种WLAN室内分步式RD-ANFIS定位方法。

WLAN室内分步式RD-ANFIS定位方法，它的具体过程如下：

步骤一、确定WLAN室内环境下的目标定位区域，根据WLAN无线AP发射信号的覆盖范围和目标定位区域的面积，确定AP、RP和测试点的位置，使每个RP处均能采集到至少来自一个AP的信号SNR值；

步骤二、建立二维坐标系，得到每个RP的二维位置坐标，并在离线定位阶段，将每个RP处采集的来自不同AP的瞬时信号强度值，作为位置指纹数据库中的WLAN信号强度指纹样本进行存储；

步骤三、利用FCM聚类技术，将目标定位区域分割为若干相邻、连通的子区域；

步骤四、利用模糊减法聚类方法，对每个子区域中的WLAN信号强度指纹样本进行分类，对每个子区域分别建立相应的初始模糊推理准则；

步骤五、将所述信号强度指纹样本作为ANFIS系统的输入训练样本，将与所述信号强度指纹样本对应的各个RP的二维位置坐标作为ANFIS系统的输出训练样本，对所述初始模糊推理准则进行迭代优化训练，进而完成对每个子区域ANFIS系统的建立；

步骤六、在在线定位阶段，对定位终端的所在区域进行预估计，获得定位终端的初步位置估计区域；

步骤七、将定位终端处采集的信号强度均值作为所述初步位置估计区域的ANFIS系统的输入值，进而计算获得定位终端的精确位置坐标估计。

本发明的WLAN室内分步式RD-ANFIS定位方法，可以有效解决在WLAN室内环境下，由于目标定位区域较大，模式过于复杂，ANFIS系统容易产生过匹配现象、环境适应性降低且定位精度不尽理想的问题。

附图说明