[发明专利]一种基于无线局域网及分层聚类的室内定位方法

摘要

本发明涉及一种基于无线局域网与分层聚类的室内定位方法，它包括一个由移动终端设备、无线局域网及定位服务器组成架构；1）移动终端设备；2）无线局域网；3）定位服务器。针对无线局域网的无线信号在室内环境中得传播特征与大规模范围的定位需求，将分层聚类的与无线局域网相结合，提出一种能适用于大规模复杂室内环境的高精度定位方法，能够消除使用无线信号的室内定位系统由于复杂室内环境及不同的智能终端带来的影响，提高定位稳定性和定位精度，以便于定位服务的大规模推广使用。

主权项

1.一种基于无线局域网的室内定位方法，其特征在于它包括一个由移动终端设备、无线局域网及定位服务器组成架构；1)移动终端设备：由需要定位的目标携带，采集无线信号强度，同时可与定位服务器通过移动网络或者无线局域网进行通信；2)无线局域网：指目前在公共空间或者建筑部署的无线网络，由一系列的无线接入点及无线路由器组成，移动终端设备在一个物理位置采集到无线信号强度及其对应的无线接入点作为该位置的定位标记；3)定位服务器：用于存储室内环境中所有位置的定位标记，在定位服务中接收用户的定位请求并将定位结果通过移动网络或者无线局域网返回给用户；定位过程分为位置标记指纹库构建和在线定位两个阶段，物理位置的定位标记指纹是指该位置接收到的周围无线接入点的信号强度及其对应的无线接入点编号，物理位置i的无线信号强度采集结果可用一个向量表示：其中表示位置i接收到的第2个无线接入点的信号强度，m表示位置i周围能探测到的所有无线接入点的数目；所述定位方法的位置标记指纹库采用分层聚类方法进行构建，具体步骤如下所示：(1)对于需要部署定位服务的室内环境，根据定位精度需求将室内环境划分为等间距的采样点，可表示为：L＝{l₁,l₂,…,l_i,…,l_n}，其中n表示室内环境划分的采样点数目；对于每个采样点，由部署人员使用移动终端设备采集该位置接收到的无线局域网信号强度与每个信号强度对应的无线接入点，位置l_i的采集结果可表示为：F_i＝(R_i,A_Ri)，其中，表示位置i采集到的第j个无线接入点的信号强度；wap_i表示信号强度来自的无线接入点编号；(2)对于每个物理位置的定位标记指纹采集结果，选择前K大的信号强度及其对应的无线接入点作为物理位置标记指纹，可表示为：其中，TopK(R_i)表示R_i中前K大的元素，表示R_i中每个元素对应的无线接入点编号；(3)对所有物理位置的定位标记指纹进行K均值聚类，目的是使来自相同区域采集点的标记指纹聚为一类，其中，K均值聚类中两个向量与之间的距离使用杰卡德相似系数衡量，其意义为与的交集元素在与的并集中所占的比例；(4)构建更稳定的室内定位标记指纹，通过位置i的采集结果中前K大的集合构造R_i的距离关系矩阵其中，若则的第p行q列元素的取值为‑1；若则取值为0；若则取值为1，对于步骤(3)聚类得到的每一类中的所有元素，再次使用K均值进行聚类，其中两个元素的距离使用关系矩阵的杰卡德相似系数衡量；(5)对于步骤(4)中聚类得到所有类别构建查找索引，索引为聚类中心元素的距离关系矩阵。