專利名稱：基于參考點位置優(yōu)化的wlan室內(nèi)單源線性wknn定位方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法，屬于移動計算領域。
背景技術(shù)：
針對目前廣泛興起的室內(nèi)、外基于泛在網(wǎng)絡和移動計算等需求業(yè)務的出現(xiàn)，在最近五年來，LBS (Location based krvice，基于位置的服務)越來越受到相關研究機構(gòu)和高校的重視。雖然，人們所熟悉的GPS (Global Positioning System，全球定位系統(tǒng))和蜂窩無線定位系統(tǒng)，在飛行導航、大區(qū)定位等空曠室外應用環(huán)境中，能提供較高、較快的用戶位置信息，但在人口密集、建筑物遮蔽影響惡劣等室內(nèi)非視線傳播NL0S(Non-line of Sight, 非視距)條件下，定位性能難以得到保證。此外，在很多軍用和民用領域，如緊急救援、殘疾人看護、環(huán)境探測、大型庫存管理和車位規(guī)劃等，都需要提供用戶或目標設施較好的位置信息。因此，如何建立有效、可靠且低廉的室內(nèi)定位系統(tǒng)，對于未來WPN(Wireless Personal Network，無線個人網(wǎng))的發(fā)展和普及至關重要。迄今為止，國內(nèi)、外出現(xiàn)的典型室內(nèi)定位系統(tǒng)，主要有微軟研究院的RADAR系統(tǒng)， 其利用新采集和預存儲UDP^ser Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)信號強度的差異性，估計用戶終端的實際位置；麻省理工學院的Cricket系統(tǒng)，提供了一種可有效解決定位信息可度量性、保密性和跟蹤實時性的方法；劍橋大學的Active Bat系統(tǒng)，根據(jù)超聲波和射頻信號的傳播時延關系，利用TDOA(Time Difference of Arrival，抵達時間差)方法和三角度量技術(shù)，對終端位置進行估計；卡耐基梅隆大學的CMU-TMI和CMU-PM定位系統(tǒng)， 分別運用了三角度量、映射插補和模式匹配技術(shù)進行定位；匹茲堡大學則提出了一種基于 Voronoi圖的定位方法；此外，加州大學洛杉磯分校的NitAle系統(tǒng)和馬里蘭大學的Horus 系統(tǒng)，均結(jié)合Bayer概率論的思想，有效提高了定位系統(tǒng)的多徑抗干擾能力，并在保證一定定位精度的條件下，顯著降低了系統(tǒng)的計算和維護開銷。在這些定位系統(tǒng)中，雖然有一些系統(tǒng)能夠提供較高的定位精度，但通常需要特殊的定位軟、硬件設施，且系統(tǒng)維護的人力和物力開銷較大，不利于得到廣泛普及和應用。相比之下，WLAN(Wireless Local Area Network, 基于無線局域網(wǎng))技術(shù)的定位系統(tǒng)，則不需要額外添加復雜、昂貴的硬件設施，且系統(tǒng)工作在2. 4GHz免注冊ISM頻段內(nèi)，所以具有更好的普適性和可推廣性?？傮w來說，WLAN定位技術(shù)主要包括近鄰匹配法和模式識別法。前者相對于后者，具有更高的定位精準度和更好的環(huán)境適應性，其中，WKNN(Weighted K Nearest Neighbors，加權(quán)K近鄰)作為近鄰匹配法的一種典型方法，其充分利用與定位終端采集信號具有相似強度特征的參考點位置信息，選取前K個較小歐幾里得強度距離參考點坐標進行加權(quán)計算， 進而對定位終端的實際位置進行估計，并且因其具有較高的定位精度，更是得到人們的廣泛關注與應用。然而，通過對WKNN定位過程的分析，其在線階段的定位性能顯著依賴于離線階段參考點數(shù)目和位置的選擇。此外，直走廊定位環(huán)境(亦可稱為線性環(huán)境)作為WLAN室內(nèi)典型場景之一，因其特殊的物理環(huán)境限制和較好的信號衰減特性，往往僅需要利用1個 AP (Access Point，無線接入點)的信號強度信息(即稱為單源條件)，就可滿足實際定位精準度的需求。針對這一特殊單源線性場景，現(xiàn)有技術(shù)不能很好的的給出最優(yōu)參考點數(shù)目，不能很好的對定位終端進行位置坐標估計，給出最優(yōu)位置選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有WLAN室內(nèi)單源線性環(huán)境下，WKNN定位算法中最優(yōu)參考點數(shù)目和位置的選擇問題，提供了一種基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN 定位方法。本發(fā)明所述基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法，該方法包括以下步驟步驟一、在室內(nèi)線性直走廊目標定位環(huán)境中部署多個接入點AP，確保所述接入點 AP在目標定位環(huán)境中的信號傳播特性近似滿足對數(shù)衰減模型，定位環(huán)境中的任意位置均可采集到來自所有接入點AP的信號強度，且信號功率大于_90dBm ；并在所述目標環(huán)境中設置多個參考點；步驟二、選擇一個參考點為坐標原點0。建立二維直角坐標系，獲得每個參考點在該二維坐標系中的坐標位置，建立坐標原點0。、多個參考點、接入點AP的數(shù)學關系模型；步驟三、根據(jù)步驟二的數(shù)學關系模型，獲取近鄰點數(shù)為4的WKNN定位方法在該定
位環(huán)境中的理論期望誤差盡*
權(quán)利要求
1.基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟步驟一、在室內(nèi)線性直走廊目標定位環(huán)境中部署多個接入點AP，確保所述接入點AP在目標定位環(huán)境中的信號傳播特性近似滿足對數(shù)衰減模型，定位環(huán)境中的任意位置均可采集到來自所有接入點AP的信號強度，且信號功率大于_90dBm ；并在所述目標環(huán)境中均勻的虛擬設置多個參考點；步驟二、選擇一個參考點為坐標原點0。建立二維直角坐標系，獲得每個參考點在該二維坐標系中的坐標位置，建立坐標原點0。、多個參考點、接入點AP的數(shù)學關系模型；步驟三、根據(jù)步驟二的數(shù)學關系模型，獲取近鄰點數(shù)為4的WKNN定位方法在該定位環(huán)境中的理論期望誤差
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法， 其特征在于，步驟一中在所述目標環(huán)境中均勻的虛擬設置多個參考點，任意兩個相鄰參考點之間的距離為0. 5m、Im或2m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法， 其特征在于，步驟六中利用4鄰近點WKNN定位法將測試點處采集的信號強度瞬時值與單源均值位置指紋數(shù)據(jù)庫中預存儲的信息進行匹配，獲取測試點的估計位置坐標的過程為步驟61、在測試點處利用信號接收機采集來自每一個接入點AP的信號強度RSS值，獲取測試點處的信號強度均值矢量Pmw，
全文摘要
基于參考點位置優(yōu)化的WLAN室內(nèi)單源線性WKNN定位方法，屬于移動計算領域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有WLAN室內(nèi)單源線性環(huán)境下，WKNN定位算法中最優(yōu)參考點數(shù)目和位置的選擇問題。本發(fā)明針對這一特殊單源線性場景，首先在離線階段，針對具體的實際單源線性定位環(huán)境，計算WKNN定位法在該環(huán)境下理論期望精度的閉合解形式；然后，利用閉合解形式中期望誤差與參考點位置、目標區(qū)域尺寸之間的關系，對參考點進行優(yōu)化布置，滿足最小期望誤差準則，并建立相應的單源均值位置指紋數(shù)據(jù)庫；最后，根據(jù)在現(xiàn)階段實時采集的信號強度樣本，利用近鄰點數(shù)為4的WKNN定位法，對定位終端進行位置坐標估計。
文檔編號H04W84/12GK102325369SQ20111015220
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者劉寧慶, 周牧, 孟維曉, 徐玉濱, 李利民, 王孝, 馬琳 申請人:哈爾濱工業(yè)大學