[发明专利]基于SimRank相似组合邻近图构建的室内WLAN定位组网方法

说明书

本发明公开了一种基于SimRank相似组合邻近图构建的室内无线局域网（WLAN）定位组网方法，它首先构造定位目标环境中不同位置参考点之间的物理位置邻近图及接收信号强度（RSS）邻近图，并按一定准则将两幅邻近图进行组合以得到参考点邻近图；然后从图论的角度构建SimRank模型，以计算参考点间的相似度，并在增大参考点间差异性（或称减小参考点间相似度）的基础上，建立室内WLAN接入点（AP）位置优化的目标函数；最后运用模拟退火算法求解目标函数，以实现对AP位置的快速优化。该方法在保证较高定位精度的同时，显著降低了多AP条件下（当AP数大于2时）定位系统的计算时间开销。

技术领域

本发明属于无线电通信技术，具体涉及一种基于SimRank相似组合邻近图构建的室内WLAN定位组网方法。

背景技术

随着嵌入式计算机系统、无线网络和移动通信技术的迅猛发展，移动定位业务逐步得到了开发与实现，特别是基于位置的服务(Location-based Services，LBSs)在实际应用中发挥着越来越重的作用，如在大型办公楼、机场、酒店、商业中心、仓库和地下停车场等场景用户都亟需得到准确的定位信息。GPS定位技术以其定位精度高、全天候获取信息、用户接收设备轻巧等诸多优点得到了广泛应用，然而在室内环境下由于卫星信号的急剧衰弱，GPS定位系统难以正常工作，因此近年来室内定位技术得到了更加广泛的关注。目前较为流行的室内定位技术主要有红外线室内定位技术、蓝牙室内定位技术、ZigBee室内定位技术、射频识别(RFID)室内定位技术、无线局域网(WLAN)室内定位技术。红外线室内定位技术的工作原理是通过接收安装在室内的多个光学传感器信号进行定位，其仅能在视距传播环境下具有较高的定位精度，且所需设备较复杂，成本较高；蓝牙室内定位技术采用基于蓝牙信号的三角定位技术，其除了使用蓝牙模块外，还需在环境中部署多个蓝牙基站，由于目前蓝牙基站在室内环境下的部署还不普及，因此其系统成本较高；RFID和ZigBee室内定位技术一般适用于小范围定位环境；相比较，WLAN在机场、校园、医院、商业区、餐饮娱乐场所和住宅小区等各种场景中的应用越来越广泛，以及在智能手机、笔记本、上网本、MP4、个人数字助理(PDA)等移动终端设备中的普遍使用，此外，基于WLAN的室内定位技术一般具有成本低、覆盖范围广、精度较高等优势，因此，WLAN室内定位技术成为了目前室内定位技术的主流。

在众多WLAN室内定位方法中，基于位置指纹的定位方法由于具有较高的定位精度且无需添加额外的硬件设备，于是得到了最为广泛的关注。基于位置指纹的定位方法主要包括两个阶段：离线阶段和在线阶段。在离线阶段，通过在定位目标区域内选择合适的参考点，并在每个参考点处测量来自不同WLAN接入点(AP)的信号强度值，建立位置指纹数据库；而在在线阶段，则利用相应的定位算法将终端实时测量得到的信号强度值与位置指纹数据库中预先保存的位置指纹数据进行匹配，进而估计终端位置。

由于室内环境的复杂多变，位置指纹定位方法的定位精度受多种因素的影响。通过已有研究的分析对比，发现在影响位置指纹定位方法精度性能的众多因素中，AP摆放位置对于定位精度有较大影响。因此，为了优化AP摆放位置，现有方法主要关注的有AP发射信号覆盖范围、通信服务质量、网络吞吐量、信号传输速率以及覆盖范围内不同参考点间的接收信号强度(RSS)差异性等因素。而针对不同参考点间的RSS差异性这一因素，现有研究主要使用不同参考点间的RSS欧几里德距离来表征。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于SimRank相似组合邻近图构建的室内WLAN定位组网方法，在保证较高位置指纹定位精度的前提下，实现AP摆放位置的快速优化，并降低系统的计算时间开销。

本发明首先通过构建参考点的物理位置邻近图及RSS邻近图，并按一定的准则进行组合；然后从图论的角度建立SimRank模型，通过图的拓扑信息(如参考点的邻近节点信息)来衡量不同参考点间的相似程度(即RSS差异性)；最后运用模拟退火算法求解相应的目标函数，实现对AP摆放位置的快速优化，该发明在保证较高定位精度的同时显著降低了系统的计算时间开销。