[发明专利]一种基于Wi-Fi信号指纹信息的建筑物楼层确定方法

权利要求书

1.一种基于Wi-Fi信号指纹信息的建筑物楼层确定方法，其特征在于，步骤如下：

(1)离线数据处理阶段

首先建立离线楼层数据库；在每一层内选取N个位置点作为指纹点，采集指纹点能够接收到的接入点AP及信号强度；统计在这些指纹点收集到的RSSI信息后获得每一楼层能够接收到的接入点AP以及对应的信号强度范围；设定建筑物内所有接入点AP的总信号强度范围为Γ＝[ξ_min,ξ_max]，其中ξ表示信号强度值；将此范围分为M段，则每一段内的信号强度范围为：

其中，m＝1,2,…,M；并且：

M的取值由实际环境决定；令：

G＝{Γ₁ Γ₂...Γ_M} (4)

为确保信号的可靠度，将每一层接收到的接入点AP按照信号强度的最大值，由大到小进行排序，选取前K₁个接入点AP建立集合：

其中，i为楼层标识，j为AP标识且j＝1,2,…,K₁；定义为A_i,j的信号强度在Γ_m中出现的次数，则A_i,j的次数矩阵为：

将A_i,j的信号强度在Γ_m中出现的频率定义为：

其中，m＝1,2,…,M；

形成频率矩阵：

K₁的值取决于建筑物内实际测量的Wi-Fi信号强度，统计每一楼层上信号强度最大值大于阈值的接入点AP个数，记为B_i，其中i为楼层标识；然后比较B_i，选取最小值作为K₁的值，即K₁＝min(B_i)，i＝1,2,…,H，H为建筑物的总楼层数；这样建立如下离线数据库：

楼层标识：F₁...F_i...F_H...；

接入点：A_1，1...A_i，1...A_H，1...；

信号出现次数及频率矩阵：Ψ_1,1、P_1,1…Ψ_i,1、P_i,1…Ψ_H,1、P_H,1…；

其中，F_i表示第i层楼，P_i,j表示第i层楼第j个接入点AP的频率矩阵；

(2)在线定位阶段

当接收机位于某一楼层的某一位置点时，首先测量附近可访问接入点AP的信号强度，并将接收到的信号强度按从大到小排列，选取信号强度最强的K₂个接入点AP建立集合

其中，K₂的取值与K₁的取值有关，由于K₁取决于整个建筑物内接入点AP的信号强度范围，而K₂取决于接收机所在楼层的信号强度范围，因此K₂<K₁；

然后接收机进行接入点AP匹配分类，共分为两个阶段；

第一阶段，选取数据库中第i层楼的数据，1≤i≤H，判断待定位点能访问的接入点AP是否存在于第i层的离线数据库中；定义：

其中，i为楼层标识，且j＝1,2,…,K₂；将Ω₀中所有接入点AP的d_i,j值求出后，可求得该层楼的粗分层值D_i，其定义为：

第二阶段，将所有楼层的D值进行比较来确定接收机所位于的楼层；令：

D_max＝max(D_i),i＝1,2,...,H (12)

定义：

其中，F表示建筑物内可以取得最大D值的楼层总数；令：

Q＝{q₁ q₂...q_F} (15)

其中，Q为f_i等于1的所有楼层标识的集合，q_F为楼层标识；如果F＝1，则Q中唯一的元素所对应的楼层即为接收机所位于的楼层；如果F>1，即有多个楼层的D值大于1，则接收机将无法利用D值确定其位于哪个楼层，此时需要将Q中所有楼层的相关数据进行下一步处理来确定接收机位于哪个楼层，进行细分层；

细分层主要分两步进行；第一步假定接收机位于楼层i，然后将接收机可接收到的接入点A_j的信号强度ξ_j与Γ_m进行比较；定义：

其中，i为楼层标识且i∈Q，j＝1,2,…,K₂；则对于第i层楼，匹配矩阵为

利用式(8)给出的接入点AP出现频率P_i,j(Ω₀)对T_i,j(Ω₀)进行加权，则可获得接收机在第i层楼时的细分层值E_i：

利用式(18)求出Q中所有楼层的细分层值，对这些值进行比较，最大的E值所对应的楼层即为定位点所在楼层。