[发明专利]一种基于射频信号强度的AP位置估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于射频信号强度的AP位置估计方法。

背景技术

近年来，随着Wi-Fi网络的大规模部署，基于Wi-Fi的无线定位技术受到广泛关注。其主要原因是基于Wi-Fi射频信号定位不仅传输距离相对较远、无视距要求，而且已广泛部署，无需增加额外硬件，添加定位软件也很容易，与基于红外线、超声波、超宽带等其它需要使用特定设备的无线定位技术相比，成本及推广优势十分明显。目前基于Wi-Fi射频信号定位技术已成为城区室内外定位技术的主要方式。

在现有各种Wi-Fi定位技术中，基于基站定位、质心定位、三角定位等方法均需要使用AP（Access Point）的位置信息。本发明中，AP是指无线访问接入点，是无线网络中的无线交换机，也是目前组建小型局域网的最常见设备。由于AP分属于不同的自治主体，加之AP部署位置经常发生改变，因此人们往往需要首先对AP进行定位。

目前，一类AP定位方法是使用卫星定位接收机（如GPS）获得的位置信息直接标定AP位置。这类方法主要应用于城区室外环境，使用安装有卫星定位接收机和Wi-Fi AP扫描设备（如智能手机或平板电脑等）的机动车在城区道路上采集AP信息，并将扫描到AP的MAC地址与当时GPS获得的定位信息进行关联，即用采集时刻获得的卫星定位结果作为AP位置的近似估计。这类AP位置估计方法实现相对简单，不过精度较低，适合于城区大规模粗粒度定位应用场景。

另一类AP定位方法是到达角度（angle of arrival，简称AoA）定位方法。该方法使用天线阵列测量射频信号的入射角度，采用三角/多角定位方法估计AP位置。该方法不仅需要安装额外硬件，难以用于智能手机、平板电脑等便携式终端，而且方案获得的定位精度还有待提高。

还有一类AP定位方法是基于射频信号强度的AP位置估计，即基于移动智能终端测量获得射频信号，然后根据所获得的射频信号对AP的位置进行估计。它可以在不增加其它硬件的前提下由基于移动智能终端实现，是有效获得AP部署位置的一类重要方法。目前，常用的基于射频信号强度的AP位置估计方法包括质心/加权质心定位方法和三边/多边形定位方法。

其中质心定位方法使用所有能接收到某一特定AP信号点的坐标均值作为该AP的位置，而加权质心算法则用接收到的射频信号强度值对参与计算的采样点坐标进行加权，其定位精度比质心定位算法有所提高，不过它一般要求AP处于信号采集区域内部，否则AP定位结果会产生较大偏差。

三边/多边形定位方法需要获得测量点到AP的距离，一般采用经验射频信号传播衰减模型，或者无线信号在收发端的传播时间来估计AP与测量点之间距离。受室内复杂环境和Wi-Fi设备同步精度较差等因素影响，基于信号传播衰减模型测距和基于信号传播时间测距精度并不高，影响了AP的定位精度。

另外，文献：D.Han,D.G.Andersen,M.Kaminsky,K.Papagiannaki,and S.Seshan.Access Point Localization using Local Signal Strength Gradient.In PAM,2009.提出了一种全局最优穷举定位的AP位置定位方法，它使用所有AP方向角度信息在整个定位区域内部进行穷举搜索定位。其缺点是定位精度和穷举的区域划分严格相关，即只有在特定的区域划分的前提下，才能得到理想的定位精度，其它情况则会出现定位精度不足的问题。

综上所述，目前的AP定位方法还不能很好地满足实际应用的需要，当前迫切需要一种在不增添任何额外硬件的条件下，使用移动智能终端所测的射频信号即可进行高精度地AP定位的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种在不增添任何额外硬件的条件下，使用移动智能终端所测的射频信号即可进行高精度地AP定位的方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于射频信号强度的AP位置估计方法，其特征在于，包括下列步骤：

1）对待测区域进行区块划分，得到多个网格区块；

2）对于同一个AP，采集各个网格区块的射频信号强度；

3）根据各个网格区块的位置和射频信号强度值得到信号强度分布图，进而计算出信号强度分布图中每个网格区块的信号强度梯度方向；

4）在待测区域内均匀选择k个参考位置点作为聚类中心，根据每个网格信号梯度方向与各参考位置点之间的角度误差，对各个网格区块进行聚类，得到k个簇，k为大于等于2的整数；