[发明专利]终端间Wi-Fi信号的信号强度差异修正方法

摘要

一种无线通信技术领域的终端间Wi‐Fi信号的信号强度差异修正方法，根据初始转移函数对在线终端采集到的观测指纹映射至离线指纹数据库空间，然后与离线数据库中的指纹信息进行指纹匹配得到匹配指纹，再利用观测指纹和匹配指纹计算更新后的Wi‐Fi信号的信号强度转移函数的参数，重复计算直至满足收敛条件后，得到最终的转移函数及其参数，最后对观测指纹进行映射并计算得到离线指纹数据库中的匹配指纹和最终位置结果。本发明对Wi‐Fi信号的信号强度差异进行修正，相对现有方法增加了回归的指纹数量并对异常信号强度进行了处理，然后用优化KNN算法实现指纹匹配，实现了定位精度的明显提升。

主权项

1.一种终端间Wi‑Fi信号的信号强度差异修正方法，其特征在于，根据初始转移函数对在线终端采集到的观测指纹映射至离线指纹数据库空间，然后与离线数据库中的指纹信息进行指纹匹配得到匹配指纹，再利用观测指纹和匹配指纹计算更新后的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数的参数，重复计算直至满足收敛条件后，得到最终的转移函数及其参数，最后对观测指纹进行映射并计算得到离线指纹数据库中的匹配指纹和最终位置结果；所述方法具体包括以下步骤：步骤1、采用两种不同的终端设备作为离线终端，分别在需要定位的室内空间中采集各个位置的指纹信息，同时对离线终端采集到的每组指纹标定其对应的空间坐标位置，并生成相应的离线指纹数据库；所述的离线终端是指：离线阶段采用的终端，以与在线终端类型不同；步骤2、根据不同终端设备之间的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数，将在线终端采集到的观测指纹映射到离线指纹数据库空间并与离线数据库中的指纹信息进行指纹匹配，从而得到观测指纹的匹配指纹信息和相应位置坐标；所述的指纹信息是指：通过离线终端检测到的在室内空间各个位置处来自多个AP无线接入点的Wi‑Fi信号的信号强度构成的信号强度向量的集合；所述的在线终端是指：在线定位阶段所用与离线终端不同种类的终端；所述的观测指纹是指：通过在线终端检测到的在室内空间某一位置处来自多个AP的Wi‑Fi信号的信号强度构成的向量；所述的空间坐标位置通过离散方式或连续方式采集得到，其中：离散采集指的是在空间内几个定点上采集一段时间的指纹并标定位置坐标；连续采集指的是终端在空间内匀速移动采样，并手动记录当前路线上起始点的位置坐标，从而按照时间戳计算每一个连续采集得到的指纹的位置坐标；所述的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数是指：F_train＝a×F_track+b，其中：F_train代表离线训练时终端设备采集的离线指纹数据库中的指纹信息，F_track代表在线定位时终端采集的指纹数据库中的指纹，a和b则是该线性函数的两个参数；所述的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数模型，其初始参数通过以下方式确定得到：EM定位修正算法能对不同的初始参数进行修正，最后收敛得到最大似然参数估计；所述的初始参数a选为1，初始参数b选为0；所述的指纹匹配以K‑Nearest‑Neighbor(KNN)算法为基础，并对其进行优化，具体为：找出离线指纹数据库中与观测指纹的距离最近的K个指纹，然后计算该K个指纹的定标位置的中心位置，最后以与该中心位置距离最近的指纹作为匹配指纹；由于K个指纹中大多数指纹的定标位置都与实际位置相近，该优化算法能够有效避免定位结果出现较大的偏差，因此以提高定位精度；所述的距离，为欧氏距离，即：对于拥有n个AP的室内空间，终端在空间内采集到两个指纹满足P＝(x₁,x₂,...,x_n)和Q＝(y₁,y₂,...,y_n)，其中：x_n,y_n对应终端采样得到来自第n个AP(无线接入点)的信号强度，(x_n,y_n)则称为信号强度点对，两指纹之间的欧氏距离表示为步骤3、将得到的离线数据库中的匹配指纹中的信号强度分量与相应观测指纹中的信号强度分量按照不同的AP(无线接入点)构成不同的信号强度点对，然后通过线性回归处理直至收敛，得到更新后的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数的估计参数；所述的线性回归处理是指：以观测指纹作为X轴，离线数据库中的匹配指纹作为Y轴，观测指纹与离线数据库中对应匹配指纹按不同的AP构成不同的信号强度点对，然后对多组指纹的信号强度点对线性回归，得到的函数的参数作为信号强度转移函数的新的估计参数；线性回归这一过程就相当于EM算法中将隐含变量期望最大化的过程；对于[‑90dB，‑30dB]范围外的信号强度分量判断为异常，并在线性回归时不考虑这些异常分量，以避免定位精度的降低；所述的收敛是指：当观测指纹通过带有新的估计参数的信号强度转移函数映射后与离线数据库中匹配指纹间平均信号强度差变化持续预设时间段后小于收敛阈值时则认为算法收敛，否则回到步骤2重新处理；步骤4、采用更新后的Wi‑Fi信号的信号强度转移函数将观测指纹映射到离线指纹数据库空间，与离线数据库中的指纹信息进行指纹匹配，从而得到观测指纹的最终位置坐标。