[发明专利]一种在线性不稳定环境下的WIFI室内定位方法

摘要

本发明涉及一种在线性不稳定环境下的WIFI室内定位方法，分为离线数据采集阶段和在线实时定位阶段。本方法在离线数据采集阶段采用了基于无线访问接入点（AP‑Access Point）相关系数的接入点分簇机制，将无线AP接入点进行分簇，减小了无线AP变化所带来的影响，提高了定位精度。同时针对线性环境提出了短时路径记忆WKNN（Weighted K‑Nearest Neighbor）算法，将前一分钟内的已定位结果作为短时路径记忆数据存储在数据库中并按照时间先后分配权重，大大减小了计算复杂度，提高了定位效率。本发明充分考虑到WIFI信号不稳定，无线AP变化大的问题，减少了无线AP的增加和移除对定位的影响，提高了定位精度和定位效率。

主权项

1.一种在线性不稳定环境下的WIFI室内定位方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)接入点分簇机制实现步骤为：a)对已设置好的无线AP进行初步筛选，将物理相邻的无线AP成对存储；b)计算所有相邻无线AP对之间的接收信号强度差Di，其中Di＝|RSSi1‑RSSi2|，RSSi1和RSSi2分别为两个无线AP在参考点i处的接收信号强度值，i＝1,2,……,n，其中n为设置的参考点的个数；c)根据步骤b)中接收信号强度差D_i来计算相邻无线AP对的相关系数δ，公式为其中n为设置的参考点的个数，i＝1,2,……,n；d)设置相关系数δ的阈值为E，首先从指纹库中选取两个没有交集的测试集1和测试集2，设置阈值初值为1，通过接入点分簇机制将测试集1中的节点进行分簇，得到分簇结果后移除一个簇内节点计算定位误差，将定位误差作为初始解状态通过模拟退火法计算得到新的E值，继续使用迭代法将得到的新的E值输入到测试集1中，直至得到最优解；最后用测试集2来验证得到的E值的正确性，根据求得的阈值E，将所有无线AP进行分簇；e)若某无线AP只有一个相邻无线AP，则当δ＜E时，将两个无线AP分为一簇，反之亦然，若有三个或三个以上的相邻无线AP，则当且仅当所有无线AP之间的相关系数都小于E时，这些无线AP才会分为一簇，即簇中所有无线AP之间的相关系数均必须小于阈值；f)如果某个无线AP没有与任何一个无线AP结合成簇，则将该无线访问接入点称为独立点，在数据处理阶段要将所有独立点移除；g)分簇结束后，根据参考点上接收到的各个不同的无线AP的接收信号强度的大小选择前四个强度最大的无线AP作为参考指纹数据进行存储，前提是四个无线AP在不同的簇中，以保证每个无线AP都有能够替换的无线AP；h)将分簇结果重新存储在数据库中以供在线实时定位阶段时调用；(2)短时路径记忆WKNN算法实现步骤为：a)在线实时定位阶段，手持终端会将一分钟内服务器返回的定位结果缓存在手持终端上，称之为短时路径记忆数据，手持终端会将短时路径记忆数据和采集到的测试点的WIFI信息一起发送回服务器，服务器接收手持终端采集到的实时WIFI数据，判断接收到的WIFI数据中是否包含短时路径记忆数据；b)如果数据中不包含短时路径记忆数据，则说明目前处于起始点上，则利用经典KNN算法进行指纹匹配；c)如果数据中包含短时路径记忆数据，则说明目前不是在起始点上，那么服务器端首先将一分钟内的短时路径记忆数据中的定位点信息提取出来；d)将步骤c)中提取到的定位点的临近参考点提取出来，统计临近参考点个数t并按照定位时间先后分配权重w；e)求出提取出来的各个临近参考点与测试点之间的欧几里德距离dis_i，公式为式中，i＝1,2,……,t，j＝1,2,……,m，其中t为d)中统计得到的临近参考点数量，m为无线网络AP数量，s_j表示在待测点接收到来自第j个无线AP的接收信号强度，S_ij表示在第i个临近参考点接收到来自第j个无线AP的接收信号强度，当b＝1时，dis为曼哈顿距离；b＝2时，dis为欧几里德距离；将t个求到的欧几里德距离dis_i从小到大进行排序并取前k个值作为定位参考；f)求出匹配坐标其中为待测点坐标，(x_i,y_i)为e)中求得的k个定位参考点坐标，w_i为d)中分配的权重。