[发明专利]基于参考点位置优化的WLAN室内单源线性WKNN定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于参考点位置优化的WLAN室内单源线性WKNN定位方法，属于移动计算领域。

背景技术

针对目前广泛兴起的室内、外基于泛在网络和移动计算等需求业务的出现，在最近五年来，LBS(Location based Service，基于位置的服务)越来越受到相关研究机构和高校的重视。虽然，人们所熟悉的GPS(Global Positioning System，全球定位系统)和蜂窝无线定位系统，在飞行导航、大区定位等空旷室外应用环境中，能提供较高、较快的用户位置信息，但在人口密集、建筑物遮蔽影响恶劣等室内非视线传播NLOS(Non-line of Sight，非视距)条件下，定位性能难以得到保证。此外，在很多军用和民用领域，如紧急救援、残疾人看护、环境探测、大型库存管理和车位规划等，都需要提供用户或目标设施较好的位置信息。因此，如何建立有效、可靠且低廉的室内定位系统，对于未来WPN(Wireless Personal Network，无线个人网)的发展和普及至关重要。

迄今为止，国内、外出现的典型室内定位系统，主要有微软研究院的RADAR系统，其利用新采集和预存储UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)信号强度的差异性，估计用户终端的实际位置；麻省理工学院的Cricket系统，提供了一种可有效解决定位信息可度量性、保密性和跟踪实时性的方法；剑桥大学的Active Bat系统，根据超声波和射频信号的传播时延关系，利用TDOA(Time Difference of Arrival，抵达时间差)方法和三角度量技术，对终端位置进行估计；卡耐基梅隆大学的CMU-TMI和CMU-PM定位系统，分别运用了三角度量、映射插补和模式匹配技术进行定位；匹兹堡大学则提出了一种基于Voronoi图的定位方法；此外，加州大学洛杉矶分校的Nibble系统和马里兰大学的Horus系统，均结合Bayer概率论的思想，有效提高了定位系统的多径抗干扰能力，并在保证一定定位精度的条件下，显著降低了系统的计算和维护开销。在这些定位系统中，虽然有一些系统能够提供较高的定位精度，但通常需要特殊的定位软、硬件设施，且系统维护的人力和物力开销较大，不利于得到广泛普及和应用。相比之下，WLAN(Wireless Local Area Network，基于无线局域网)技术的定位系统，则不需要额外添加复杂、昂贵的硬件设施，且系统工作在2.4GHz免注册ISM频段内，所以具有更好的普适性和可推广性。

总体来说，WLAN定位技术主要包括近邻匹配法和模式识别法。前者相对于后者，具有更高的定位精准度和更好的环境适应性，其中，WKNN(Weighted K Nearest Neighbors，加权K近邻)作为近邻匹配法的一种典型方法，其充分利用与定位终端采集信号具有相似强度特征的参考点位置信息，选取前K个较小欧几里得强度距离参考点坐标进行加权计算，进而对定位终端的实际位置进行估计，并且因其具有较高的定位精度，更是得到人们的广泛关注与应用。

然而，通过对WKNN定位过程的分析，其在线阶段的定位性能显著依赖于离线阶段参考点数目和位置的选择。此外，直走廊定位环境(亦可称为线性环境)作为WLAN室内典型场景之一，因其特殊的物理环境限制和较好的信号衰减特性，往往仅需要利用1个AP(Access Point，无线接入点)的信号强度信息(即称为单源条件)，就可满足实际定位精准度的需求。针对这一特殊单源线性场景，现有技术不能很好的的给出最优参考点数目，不能很好的对定位终端进行位置坐标估计，给出最优位置选择。

发明内容

本发明目的是为了解决现有WLAN室内单源线性环境下，WKNN定位算法中最优参考点数目和位置的选择问题，提供了一种基于参考点位置优化的WLAN室内单源线性WKNN定位方法。

本发明所述基于参考点位置优化的WLAN室内单源线性WKNN定位方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、在室内线性直走廊目标定位环境中部署多个接入点AP，确保所述接入点AP在目标定位环境中的信号传播特性近似满足对数衰减模型，定位环境中的任意位置均可采集到来自所有接入点AP的信号强度，且信号功率大于-90dBm；并在所述目标环境中设置多个参考点；

步骤二、选择一个参考点为坐标原点O_c建立二维直角坐标系，获得每个参考点在该二维坐标系中的坐标位置，建立坐标原点O_c、多个参考点、接入点AP的数学关系模型；