本发明专利技术提供了一种基于异构网络的室内定位系统能耗误差均衡实现方法，主要基于WLAN和WPAN融合的异构网络中的室内定位系统中的智能设备进行聚类，然后对每个聚类动态选择多个簇头的机制。完成对室内定位系统中的智能设备的聚类，确定每个智能设备充当簇头的激励值，并根据智能设备的部署关系选取出多个簇头，完成每个聚类的多簇头的动态切换。本发明专利技术中的方法通过对基于异构网络室内定位系统中智能设备的多个簇头动态选择的机制，能够很好地保证定位精度，同时，也能够降低智能设备的能耗，实现室内定位系统中能耗与误差之间的均衡。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及室内定位系统的误差能耗均衡领域，具体地，设及一种基于异构网络 的室内定位系统误差能耗均衡实现方法。
技术介绍
随着移动互联网技术的快速发展，智慧城市概念的提出和迅速普及，基于位置的 服务化ocationBasedService,LB巧受到越来越多的关注，在医疗保健、紧急救助、个性化 信息传递等科技生活领域显示出巨大的活力。W智能终端为平台，基于WLAN的室内定位因 其能够W纯软件的方式实现、定位系统成本低等特点，成为近年来普适计算和位置感知领 域的一个研究热点。WLAN热点服务的高覆盖率使得保证精确室内外无缝定位技术的实现 成为可能，运一点正好契合智慧城市无线网络全覆盖的需求，同时大型的超市、卖场中WLAN 热点的覆盖率也正在逐步上升。从目前针对室内定位的技术研究方向来说，主要集中于定 位精度的提升，但是，由于基于WLAN的室内定位系统需要消耗非常大的能耗，严重制约了 用户的体验感。因此，对于基于WLAN的室内定位系统而言，能耗与定位精度之间的均衡性 是基于网络的室内定位技术走进应用所必须面临和解决的问题。 经对现有技术的文献检索发现，A.Neish油oori等人于2013年在Proceedings ofthe16thACMInternationalConferenceonModeling,AnalysisandSimulationof WirelessandMobileSystem发表了题为"EnergySavingStrategiesinWi-FiIndoor Localization"的文章，在文章中提出了融合Wi-Fi与Blooth两种类型的通信网络进行室 内定位，但是文中所提出的系统架构并不能有效地保证高精度的定位效果，只能降低智能 设备的能耗。因此，解决基于WLAN与WPAN融合的异构网络的室内定位系统的定位精度与 能耗之间的均衡仍然是一个急需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于异构网络的室内定位系统 能耗误差均衡实现方法。 根据本专利技术提供的，包括如 下步骤： 步骤A:服务器基于WLAN的指纹匹配算法获得室内每个智能设备的位置信息，并 根据室内智能设备的位置信息对所述智能设备进行聚类处理，并在聚类处理后得到的每个 类中选取智能设备充当簇头，实现扮演簇头角色的智能设备和扮演非簇头角色的智能设备 间的信息传输； 步骤B:通过计算每个类中的每个智能设备的剩余能量，根据剩余能量的大小对 每个类中的智能设备进行排序，获得每个类中智能设备的有序列表.[000引步骤C:重复执行步骤i使得每个类中所有智能设备充当簇头的激励值得到更新； 其中步骤i如下： 步骤i:在有序列表中选取每个类中排位最高的两个智能设备后根据智能设备之 间的布局关系选取第=个智能设备，将排位最高的两个智能设备和第=个智能设备充当簇 头，更新簇头的激励值，当所述激励值达到设定值时，将每个类中已经选取的智能设备追加 至簇头集合后从有序列表中删除； 步骤D:服务器把多簇头集合分配给相应的智能设备，并通过指纹匹配算法为所 有充当簇头的智能设备进行位置信息解算，并根据=边定位解算算法为所有充当非簇头的 智能设备进行位置信息解算。 优选地，计算每对簇头之间的匹配距离，所述的步骤A包括如下步骤： 步骤Al:室内所有的智能设备实时采集WLAN的AP的接收信号强度信息，并将所 述信号强度信息发送给服务器，服务器通过指纹匹配算法确定每个智能设备的位置信息； 步骤A2 :服务器迭代计算第i个智能设备T1和第j个智能设备T,之间的欧氏 距离di,，并在各次迭代中将欧氏距离最小的两个智能设备聚合在一个类中，得到了多个类 的集合C，即CkGC，k= 1，2，...，N/2,其中，N表示智能设备的个数，Ck表示第k组欧氏距 离最小的两个智能设备所聚合的类，第i个智能设备和第j个智能设备的选择是任意的；步骤A3:迭代计算集合C中的第i个类C郝第j个类C,之间的类距离P (C1，C,)， i，j= 1，2,. ..，N/2且i声j，并在各次迭代中将类距离最小的两个类进行合并，直到最终 合并出的类的个数满足设定的要求，其中： P (Cl, C j) = a pp (Cp, C j) + a qp (Cq, C j) + 0 pP (Cp, C j);其中，Cp表示集合，且属于集合Ci的子集，Cq表示集合，且属于Ci的子集，P(cp,Cj) 表示集合Cp与C,之间的距离，P(Cq，C,)表示集合Cq与C,之间的距离，集合C1由集合CP和 集合Cq合并而成，且距离系数a P、a。、Pp的计算公式如下：式中叫，Hiq与m,分别表示第P、q、j个类中的智能设备的数目，P、q、j为正整数； 阳019] 步骤A4 :服务器计算每个类中智能设备的剩余能量，选择每个类中剩余能量最高 的=个智能设备充当该类的簇头，其中计算智能设备的在初始阶段所耗能量的计算公式如 下：[00巧式中：E(Tl,CH)setup表示充当簇头的智能设备T迫初始阶段的能耗，下标Se化P表示初始阶段，瑪2^表示智能设备T1扫描WLAN的AP时的能耗，scan表示扫描WLAN的AP 的情况，瑞篇表示智能设备T1通过WLAN进行数据传输时的能耗，下标comm表示通信的 情况，而、(1a，d)表示智能设备TI接收确认信息数据帖的能耗，下标Rx表示接收数据的情 况，Eh(Iud)表示智能设备Tl发送聚类信息数据帖的能耗，下标Tx表示发送数据的情况， E(Tl,non-CH)Wtup表示充当非簇头的智能设备T1在初始阶段的能耗，Ed)表示智能 设备Tl发送确认信息数据帖的能耗，EKy(Iud)表示智能设备Tl接收聚类信息数据帖的 能耗，4 =心&琴，Atg。。。表示智能设备捜索AP的时间，PW。。表示智能设备在捜索AP时 的发送功率，Atuy表示智能设备通过WLAN接收信息的时间，PKy表示智能设备通过WLAN接 收信息时的功率；Ia表示确认信息数据帖的长度；1。表示聚类信息数据帖的长度；e。1。。表 示发送每比特信息的能量损耗；eh表示信号增益造成的能量损耗；emp表示在多径信道下 信号增益造成的能量损耗；d表示智能设备T1与簇头之间的距离； 步骤A5:服务器完成聚类后，选择每个类中剩余能量最高的S个智能设备充当簇 头，并将每个类中的簇头接收到的信息通过WLAN发送给剩余能量最高的智能设备，该智能 设备将该信息通过WPAN发送给类中的其他智能设备。 优选地，所述的步骤B包括如下步骤：步骤Bl:在开始进入新一轮之前，服务器计算每个智能设备在上一轮中的能量消 耗，所述计算公式如下：[00測式中：1康示定位信息数据帖的长度，下标1用来指示定位信息数据帖；步骤B2 :服务器计算每个智能设备在开始后第r+1轮时的剩余能量，计算公式如 下：阳0川式中：E(Ti,r+1)表示智能设备T迫第r+1轮消耗的能量，E(Ti)D表示智能 设备Ti进入初始阶段前的能量；E(T1)Wtup表示智能设备T1在初始阶段所消耗的能量； E(Xi，r)表示智能设备Tl在进入第r轮时的剩余能量；E(ti，r)。表示智能设备T1在第 r轮消耗的能量； 步骤B3 :对每个类根本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于异构网络的室内定位系统能耗误差均衡实现方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：服务器基于WLAN的指纹匹配算法获得室内每个智能设备的位置信息，并根据室内智能设备的位置信息对所述智能设备进行聚类处理，并在聚类处理后得到的每个类中选取智能设备充当簇头，实现扮演簇头角色的智能设备和扮演非簇头角色的智能设备间的信息传输；步骤B：通过计算每个类中的每个智能设备的剩余能量，根据剩余能量的大小对每个类中的智能设备进行排序，获得每个类中智能设备的有序列表；步骤C：重复执行步骤i使得每个类中所有智能设备充当簇头的激励值得到更新；其中步骤i如下：步骤i：在有序列表中选取每个类中排位最高的两个智能设备后根据智能设备之间的布局关系选取第三个智能设备，将排位最高的两个智能设备和第三个智能设备充当簇头，更新簇头的激励值，当所述激励值达到设定值时，将每个类中已经选取的智能设备追加至簇头集合后从有序列表中删除；步骤D：服务器把多簇头集合分配给相应的智能设备，并通过指纹匹配算法为所有充当簇头的智能设备进行位置信息解算，并根据三边定位解算算法为所有充当非簇头的智能设备进行位置信息解算。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏俊，俞晖，徐超杰，刘中令，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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