基于SDN的室内目标定位中的AP选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SDN的室内目标定位中的AP选择方法，主要解决现有室内定位技术存在的定位系统部署复杂、占用存储空间大、定位精度低、稳定性差等问题。其实现步骤是：(1)上传信号强度指示RSSI和物理地址信息(2)计算无线接入点AP和定位区域的相关性；(3)选择定位无线接入点AP；(4)分布式计算距离；(5)计算定位坐标；(6)显示定位坐标。本发明专利技术通过使用SDN控制器，实现室内目标定位中无线接入点AP的选择，充分利用无线接入点AP闲置的计算资源，同时也提高了定位系统的定位精确度和稳定度，节省了计算和存储的开销。

AP selection method for indoor target location based on SDN

The invention discloses a AP selection method for indoor target location based on SDN, which mainly solves the problems existing in the existing indoor location technology, such as complex deployment of the location system, large storage space, low positioning accuracy and poor stability. The steps are as follows: (1) upload the signal intensity to indicate RSSI and physical address information (2) calculate the correlation between the AP and location area; (3) select the location of the wireless access point AP; (4) the distributed computing distance; (5) calculate the location coordinates; (6) display the location coordinates. The invention realizes the selection of the wireless access point AP in indoor target location by using the SDN controller, makes full use of the idle computing resources of the wireless access point AP, and improves the positioning accuracy and stability of the positioning system, and saves the computation and storage cost.

【技术实现步骤摘要】
基于SDN的室内目标定位中的AP选择方法
本专利技术属于通信
，更进一步涉及目标定位
中的一种基于软件定义网络SDN(SoftwareDefinedNetwork)的室内目标定位中的无线接入点AP(AccessPoint)选择方法。本专利技术可用于基于WiFi的室内目标定位中选择无线接入点AP，定位无线接入点AP分布式计算目标位置，并将位置上传显示器显示出来。
技术介绍
近年来，随着无线网络、移动通信和计算机技术的快速发展，人们对基于室内位置的服务及与此相关的应用需求逐渐增加，因此关于室内位置信息的获取以及室内位置的计算成为了研究的热点。随着无线局域网WLAN(WirelessLocalAreaNetworks)的迅速发展，WiFi在学校、商场、医院、地下室等场所已经得到广泛的部署和应用。基于WiFi的室内定位方法，因其利用广泛部署的无线网络以及普及的手机等无线设备，无需添加额外的硬件支持而成为室内定位领域的主流方法之一。依靠WiFi信号强度衰减指示进行室内定位时，在具有大量AP节点部署的无线网络中，为获得目标位置，所需处理的数据为高维的向量(AP节点的数目)。然而，在复杂的室内环境下受多种因素的影响，无线信号的传播变得非常的复杂和多变，比如人员的走动、桌椅的遮挡、多径效应等都会影响无线信号的传播。同时，实时定位时，AP的性能、AP的数目等因素也会影响定位的精度和稳定性。四川长虹电器股份有限公司在其申请的专利文献“基于WLAN的室内定位方法及装置”(申请号：201310094153.2，授权公告号：CN103179661B)中提供一种基于WLAN的室内定位方法及装置，即移动终端通过AP单元发送定位请求信号给服务器单元进行移动终端位置的确定，解决了室内位置快速定位的问题。但是，该方法仍然存在不足之处是，该方法没有考虑到室内复杂环境对无线信号传播的影响，也没有考虑到AP的性能、AP的数目等因素对定位的精度和稳定性的影响。上海臻图信息技术有限公司在其申请的专利文献“一种基于权重值选择的WIFI室内定位方法”(申请号：201410010203.9，专利公开号：CN103698740A)中提出一种基于权重值选择的WIFI室内定位方法。该方法包括客户端向服务端发出定位请求和信号特征，服务端使用信号特征进行定位计算获得客户端的估计位置；训练阶段指纹特征采用信号强度指示RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)均值，定位阶段采用逐次累加的RSSI均值与指纹库匹配的方法。该方法虽然在一定程度上减少了由于RSSI信号随机变化引起的定位误差，但是，该方法仍然存在不足之处是，该方法时间和空间的复杂度较高，计算量相对较大，且服务端要建立多个服务器，部署复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的定位的精度和稳定性较低、定位系统部署复杂、占用存储空间大等不足，提出一种基于软件定义网络SDN的室内目标定位中的无线接入点AP选择方法，该定位方法是在SDN控制器实现对全网资源统一管理的基础之上，依照全局的AP与定位区域的相关性，去除易造成过度拟合的冗余节点，然后，每个定位无线接入点AP利用闲置的计算资源分布式地计算出和定位终端的距离，SDN控制器上实现对室内目标的定位。实现本专利技术目的的具体步骤如下：(1)上传信号强度指示RSSI和物理地址信息：(1a)在室内定位区域均匀选取多个位置点；(1b)使用OpenWrt无线路由器，获取定位终端在每一个位置点发送的探测帧，从每一个探测帧中筛选得到信号强度指示RSSI信息；(1c)将所有信号强度指示RSSI信息值经高斯滤波后求均值，得到求均值后的信号强度指示RSSI信息；(1d)在OpenWrt无线路由器中依照SDN控制器下发的OpenFlow流表，选择传输路径，将每一个位置点的均值后的信号强度指示RSSI信息、无线接入点AP的物理地址信息和位置信息上传软件定义网络SDN控制器；(2)计算无线接入点AP和定位区域的相关性：(2a)软件定义网络SDN控制器，接收每一个位置点的信号强度指示RSSI值，将每一个位置点接收的所有信号强度指示RSSI值，组成该位置点的信号强度指示RSSI向量，将所有位置点的信号强度指示RSSI向量，组成室内定位区域的信号强度指示RSSI矩阵；(2b)依照每一个无线接入点AP在所有位置点上的RSSI值，计算每个无线接入点AP与定位区域的相关性；(2c)将所有无线接入点AP与定位区域的相关性，组成相关性矩阵；(3)选择定位无线接入点AP：(3a)将相关性矩阵中元素按照从大到小进行排序；(3b)从排序中依次选择与室内定位区域相关性大的m个无线接入点AP，将选择的每一个无线接入点AP作为室内定位区域的定位无线接入点AP，其中，m表示大于3的整数；(3c)将室内定位区域的每一个无线接入点AP，是否被选择为定位无线接入点AP反馈至每一个无线接入点AP；(4)分布式计算距离：(4a)利用室内无线信号强度指示RSSI衰减大小与距离的对应公式，每个定位无线接入点AP分布式地计算与定位终端的距离；(4b)每一个定位无线接入点AP将该定位无线接入点AP与定位终端的距离、定位无线接入点AP的物理地址上传至软件定义网络SDN控制器；(5)计算定位坐标：(5a)软件定义网络SDN控制器，利用极大似然算法，估计待定位目标的坐标值；(5b)软件定义网络SDN控制器，利用加权质心算法，求定位坐标；(6)显示定位坐标：(6a)将定位坐标计算结果上传至定位显示屏显示，完成室内定位。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：第一，本专利技术通过软件定义网络SDN控制器接收每一个位置点获得的所有的路由器的信号强度指示RSSI值信息，计算定位区域与各个无线接入点AP的相关性，选择与室内定位区域相关性大的无线接入点，克服了现有技术中的AP的性能、AP的数目等因素影响定位的精度和稳定性、时间和空间的复杂度较高的不足，使得本专利技术可以在SDN控制器的管理下，提高定位的精度，减少了存储的开销。第二，由于本专利技术计算无线接入点AP和定位区域的相关性，选择定位无线接入点AP，定位无线接入点AP分布式计算距离，上传软件定义网络SDN控制器，计算定位坐标，克服了现有技术中的需要部署多个服务器的不足，使得本专利技术充分利用了软件定义网络SDN中无线接入点AP闲置的计算资源，减少了计算的开销。附图说明图1为本专利技术得的流程图；图2为本专利技术的SDN控制器管理全网资源的示意图。具体实施方法下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。参照附图1，对本专利技术的具体步骤作进一步的描述。步骤1，上传信号强度指示RSSI和物理地址信息。在室内定位区域均匀选取多个位置点。在室内定位区域建立平面直角坐标系，再把区域均匀划分，选取多个位置点。在均匀选取的每一个位置点上，定位终端在WiFi开启但未连接、锁屏、位置服务关闭时，向外发送探测帧，定位终端可以选择手机、便携式电脑、平板电脑等。使用OpenWrt无线路由器，获取定位终端在每一个位置点发送的探测帧，从每一个探测帧中筛选得到信号强度指示RSSI信息和定位终端物理地址。探测帧具体包括定位终端物理地址，信道channel，信道频率Frequency，信号强度指示RSSI值，比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软件定义网络SDN的室内目标定位中的无线接入点AP选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)上传信号强度指示RSSI和物理地址信息：(1a)在室内定位区域均匀选取多个位置点；(1b)使用OpenWrt无线路由器，获取定位终端在每一个位置点发送的探测帧，从每一个探测帧中筛选得到信号强度指示RSSI信息；(1c)将所有信号强度指示RSSI信息值经高斯滤波后求均值，得到求均值后的信号强度指示RSSI信息；(1d)在OpenWrt无线路由器中依照SDN控制器下发的OpenFlow流表，选择传输路径，将每一个位置点的均值后的信号强度指示RSSI信息、无线接入点AP的物理地址信息和位置信息上传软件定义网络SDN控制器；(2)计算无线接入点AP和定位区域的相关性：(2a)软件定义网络SDN控制器，接收每一个位置点的信号强度指示RSSI值，将每一个位置点接收的所有信号强度指示RSSI值，组成该位置点的信号强度指示RSSI向量，将所有位置点的信号强度指示RSSI向量，组成室内定位区域的信号强度指示RSSI矩阵；(2b)依照每一个无线接入点AP在所有位置点上的RSSI值，计算每个无线接入点AP与定位区域的相关性；(2c)将所有无线接入点AP与定位区域的相关性，组成相关性矩阵；(3)选择定位无线接入点AP：(3a)将相关性矩阵中元素按照从大到小进行排序；(3b)从排序中依次选择与室内定位区域相关性大的m个无线接入点AP，将选择的每一个无线接入点AP作为室内定位区域的定位无线接入点AP，其中，m表示大于3的整数；(3c)将室内定位区域的每一个无线接入点AP，是否被选择为定位无线接入点AP反馈至每一个无线接入点AP；(4)分布式计算距离：(4a)利用室内无线信号强度指示RSSI衰减大小与距离的对应公式，每个定位无线接入点AP分布式地计算与定位终端的距离；(4b)每一个定位无线接入点AP将该定位无线接入点AP与定位终端的距离、定位无线接入点AP的物理地址上传至软件定义网络SDN控制器；(5)计算定位坐标：(5a)软件定义网络SDN控制器，利用极大似然算法，估计待定位目标的坐标值；(5b)软件定义网络SDN控制器，利用加权质心算法，求定位坐标；(6)显示定位坐标：(6a)将定位坐标计算结果上传至定位显示屏显示，完成室内定位。...

【技术特征摘要】
1.一种基于软件定义网络SDN的室内目标定位中的无线接入点AP选择方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)上传信号强度指示RSSI和物理地址信息：(1a)在室内定位区域均匀选取多个位置点；(1b)使用OpenWrt无线路由器，获取定位终端在每一个位置点发送的探测帧，从每一个探测帧中筛选得到信号强度指示RSSI信息；(1c)将所有信号强度指示RSSI信息值经高斯滤波后求均值，得到求均值后的信号强度指示RSSI信息；(1d)在OpenWrt无线路由器中依照SDN控制器下发的OpenFlow流表，选择传输路径，将每一个位置点的均值后的信号强度指示RSSI信息、无线接入点AP的物理地址信息和位置信息上传软件定义网络SDN控制器；(2)计算无线接入点AP和定位区域的相关性：(2a)软件定义网络SDN控制器，接收每一个位置点的信号强度指示RSSI值，将每一个位置点接收的所有信号强度指示RSSI值，组成该位置点的信号强度指示RSSI向量，将所有位置点的信号强度指示RSSI向量，组成室内定位区域的信号强度指示RSSI矩阵；(2b)依照每一个无线接入点AP在所有位置点上的RSSI值，计算每个无线接入点AP与定位区域的相关性；(2c)将所有无线接入点AP与定位区域的相关性，组成相关性矩阵；(3)选择定位无线接入点AP：(3a)将相关性矩阵中元素按照从大到小进行排序；(3b)从排序中依次选择与室内定位区域相关性大的m个无线接入点AP，将选择的每一个无线接入点AP作为室内定位区域的定位无线接入点AP，其中，m表示大于3的整数；(3c)将室内定位区域的每一个无线接入点AP，是否被选择为定位无线接入点AP反馈至每一个无线接入点AP；(4)分布式计算距离：(4a)利用室内无线信号强度指示RSSI衰减大小与距离的对应公式，每个定位无线接入点AP分布式地计算与定位终端的距离；(4b)每一个定位无线接入点AP将该定位无线接入点AP与定位终端的距离、定位无线接入点AP的物理地址上传至软件定义网络SDN控制器；(5)计算定位坐标：(5a)软件定义网络SDN控制器，利用极大似然算法，估计待定位目标的坐标值；(5b)软件定义网络SDN控制器，利用加权质心算法，求定位坐标；(6)显示定位坐标：(6a)将定位坐标计算结果上传至定位显示屏显示，完成室内定位。2.根据权利要求1所述的基于软件定义网络SDN的室内目标定位中的无线接入点AP选择方法，其特征在于：步骤(2b)中所述计算每个无线接入点AP与定位区域的相关性公式如下：其中，PS表示第s个无线接入点AP与室内定位区域的相关性值，s＝1,2,…,n，n表示OpenWrt无线路由器的总数，|·|表示取绝对值操作，∑表示求和操作，j表示室内定位区域中均匀选取的位置点总数，i表示室内定位区域中均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵力强，周倩文，杨健，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61