[发明专利]基于群智感知的被动式定位指纹库构建方法

摘要

本发明涉及一种基于群智感知的被动式定位指纹库构建方法，包括下列步骤：场景内布置阅读器天线和标签，建立标签反向散射信号能量矩阵；当定位区域没有目标时，建立链路接收到的标签反向散射信号能量矩阵；定义RSS为群智感知指纹集合；另外采集Q个已知位置处的指纹，构建监督指纹集合；运用层次聚类方法将RSS中的群智感知指纹聚类，构建冗余去除后的群智感知指纹集合；建立指纹点间连接权重矩阵；建立指纹库Database。

主权项

1.一种基于群智感知的被动式定位指纹库构建方法，定义是实数域上M×N维的向量空间，包括下列步骤：(1)场景内布置L个阅读器天线和L个标签，每个标签和对应的一个阅读器天线之间有一条通信链路，共L条通信链路，待定位目标在定位区域内自由行走，阅读器天线共采集P个位置的反向散射信号能量，当待定位目标运动到第j个未知位置处，1≤j≤P，第i条链路的阅读器天线接收到的标签反向散射信号能量为R_ij，1≤i≤L，可建立标签反向散射信号能量矩阵R：(2)当定位区域没有目标时，采集第i条链路的阅读器天线接收到的标签反向散射信号能量A_i，L条链路接收到的标签反向散射信号能量记为矩阵A：A＝[A₁,A₂,...,A_L]^T(3)向量A与矩阵R的第j列相减，得到待定位目标在第j个未知位置处时能量变化向量ΔRSS_j，即第j个群智感知指纹：ΔRSS_j＝[ΔRSS_1j,ΔRSS_2j,..,ΔRSS_Lj]^T 1≤j≤P其中，ΔRSS_ij是待定位目标运动到第j个未知位置处，第i条链路的阅读器天线接收到的标签反向散射信号能量变化：ΔRSS_ij＝A_i‑R_ij定义RSS为群智感知指纹集合：RSS＝[ΔRSS₁,ΔRSS₂,...,ΔRSS_j,...,ΔRSS_P](4)另外采集Q个已知位置处的指纹rss'_q，1≤q≤Q构成监督指纹集合S₁：rss'_q＝[ΔRSS_1q,ΔRSS_2q,..,ΔRSS_Lq]^TS₁＝[rss'₁,rss'₂,...,rss'_q,...,rss'_Q]Q个位置标签构成集合R₁＝[r'₁r₂',...,r'_Q]，(5)运用层次聚类方法将RSS中的群智感知指纹聚类成N个类簇，N＜P；各类簇的聚类中心rss_n，1≤n≤N；构成冗余去除后的群智感知指纹集合S₂：S₂＝[rss₁,rss₂,...,rss_N]定义冗余向量去除率为：(P‑N)/P，定义S₂中指纹的位置标签集合为：(6)计算指纹集合S＝[S₁ S₂]中指纹之间的欧几里德距离，建立指纹点间连接权重矩阵如果第g个指纹和第k个指纹满足||rss_g‑rss_k||≤ε，则这两个指纹的连接权重：且g≠k其中，ε是可调节阈值参数，t是可调节参数；(7)计算一个对角矩阵D：(8)计算半正定拉普拉斯矩阵L：L＝D‑W(9)对半正定拉普拉斯矩阵L进行分块处理：其中，是对半正定拉普拉斯矩阵L的分块；(10)求解线性方程得到S₂中群智感知指纹的位置标签集合R₂：R₂L₂₂＝‑R₁L₁₂建立指纹库Database：Database＝[(r'₁,rss'₁),(r'₂,rss'₂),...,(r'_Q,rss'_Q),(r₁,rss₁),...,(r_N,rss_N)]。