[发明专利]基于径向基插值的室内WLAN指纹数据库多点自适应更新方法

摘要

基于径向基插值的室内无线局域网(WLAN)指纹数据库多点自适应更新方法。该方法基于径向基神经网络插值，利用在少量回馈点处实际测量的接收信号强度(RSS)构建数学插值模型，构造RSS估计曲面，由空间位置的相关性得到回馈点附近参考点的RSS估计值。利用该方法每次计算可更新多个参考点的RSS值，以不重复更新参考点为前提，在物理环境划分P个更新区域，不同的更新区域根据其所在截止区内回馈点密度和数量的不同，采用不同大小的截止区半径，该半径大小由通过旧数据库指纹信息得到的偏最小二乘回归模型计算得到，P次计算后便可更新整个数据库。该方法解决了随着时间的改变，数据库指纹信息变化过大而导致定位精度降低的问题，同时有效地减少了数据库更新的时间开销，大大提高了WLAN定位精度。

主权项

基于径向基插值的室内WLAN指纹数据库多点自适应更新方法，其特征在于步骤如下：步骤一：令相邻参考点距离为a，以不重复更新参考点为前提，将目标物理环境划分为P个更新区域，各更新区域内的参考点构成正方形区域；步骤二：定义截止区为以各更新区域的中心为圆心且包含周围回馈点的圆形区域，则共有P个截止区；令截止区半径为R，截止区内回馈点个数为n，则回馈点面密度为记截止区半径R和回馈点面密度ρ的取值区间分别为(0,γ)和[p,q]，针对R和ρ的取值区间随机选取3000个组合取值；步骤三：令(R,ρ)表示R和ρ的一个组合取值，则计算其相应截止区内的回馈点数目为[ρgπR2]，其中符号[g]表示取整计算；步骤四：对于第l(l＝1,L,P)个截止区，其中，l为截止区编号，P为截止区个数，设该截止区内包含M个待更新参考点和Nl个回馈点，区内第j个回馈点的物理坐标为第j个回馈点在旧数据库中对应的第i(i＝1,L,Q)个AP的指纹信息为其中，Q为AP个数，从而构造第l个截止区内所有回馈点关于第i个AP的目标函数步骤五：对于第l个截止区，将其所包含的参考点，物理坐标代入待更新的M个参考点除外，计算得到每个参考点所对应的RSS估计值，计算上述估计值与旧数据库中对应RSS值的差值的平均值，并将其表示为ω；步骤六：对于每一个(R,ρ)组合取值，计算得到一个ω，判断是否已遍历所有的(R,ρ)组合取值(即设定的3000个组合取值)，若是，则转步骤七；若否，则转步骤三；步骤七：对于得到的3000个(R,ρ,ω)组合取值，以R和ρ为自变量，ω为因变量，利用偏最小二乘回归方法建立回归模型；步骤八：在目标物理环境内随机选取四分之一的参考点作为回馈点，并测量回馈点对于每个AP的RSS值；步骤九：令l＝1；步骤十：令k＝1；步骤十一：将第l个更新区域所对应的截止区半径取为p，计算截止区域内的回馈点数目Nl和回馈点面密度将p与ρ代入步骤七中的回归模型，得到ωk；步骤十二：令p＝p+0.5，k＝k+1；步骤十三：判断p是否小于等于q，若是，则转步骤十一；若否，则转步骤十四；步骤十四：升序排列得到的所有ωk，并保存为{Ω1,Ω2,…}，其中，Ω1≤Ω2≤…，此外，将{Ω1,Ω2,…}各值对应的ωk的下标序号存储到序列index中；步骤十五：计算index序列中前三个ωk的下标序号所对应的截止区半径的均值，并将其作为第l个截止区域半径；步骤十六：令i＝0；步骤十七：令i＝i+1，以步骤十五得到的截止区半径，对第l个更新区域内的待更新参考点进行RSS更新，具体更新步骤如下：步骤十七一：搜索截止区内的回馈点，将回馈点数目记为Nl；步骤十七二：令第j个回馈点对应的第i个AP的指纹信息为将截止区内所有回馈点指纹信息代入公式二，计算权重矩阵得出第l个截止区内所有回馈点关于第i个AP的目标函数步骤十七三：将更新区域内的待更新的M个参考点坐标代入目标函数计算各个待更新参考点所对应APi的RSS估计值；步骤十八：判断i是否小于Q，若是，则转步骤十七；若否，则转步骤十九；步骤十九：判断l是否小于P，若是，则令l＝l+1，并转步骤十；若否，则数据库更新结束；所述步骤四中目标函数的构造方法如下：其中，为权重系数；c为Multi‑Quadric函数的形状参数，将截止区内的回馈点指纹信息代入公式一，得到权重矩阵关于第i个AP的线性方程组：其中，Nl为第l个截止区内回馈点个数，为该截止区内第j个回馈点的物理坐标，为第j个回馈点来自第i个AP的接收信号强度，根据公式二，计算权重矩阵从而得到目标函数