基于群智感知网络的小区路径地图形成系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及无线网络的应用，提供一种基于群智感知网络的小区路径地图形成方法。该方法总体上包括群智感知网络和路径地图服务器。群智感知网络包括与路径地图服务器进行数据交互的上行和下行服务链路。路径地图服务器包括在线工作模式和离线工作模式，其中在线工作模式包括特征匹配和用户定位两个工作过程，离线工作模式包括初始化，数据采集与更新，路径形成三个部分。本发明专利技术基于群智网络定位数据的统计方法，建立了周期性的新增、保持和删除小区地图路径的方法。在没有GPS信号情况下，本发明专利技术利用无线接入点的无线信号周期性地更新小区当前路径地图，人们可通过移动终端获知当前所在小区的路径地图和行走路线，有效地提高人们的出行效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线网络的应用，主要为室外定位技术，特别涉及基于群智感知网络的小区路径地图形成系统和方法。
技术介绍
随着社会的发展，我国提出了新建住宅要推广街区制，原则上不再建设封闭住宅小区。已建成的住宅小区和单位大院要逐步打开，实现内部道路公共化，解决交通路网布局问题，促进土地节约利用。构建开放式小区，目的是打通小区内的道路，缓解交通压力，提高人们的出行效率。在建成多年的小区内的道路进行公共化的过程中，由于社会上的人们不熟悉小区内的道路分布情况和走向，一旦人们走进小区内，容易因周围环境不熟悉而迷路，或者会遇到“此路不通”的死胡同情况，建立开放式小区目的是为了方便人们出行，提高人们出行效率，而由于人们不熟悉小区情况而造成的麻烦反而事半功倍，降低出行效率，这不是建立开放式小区的初衷。在无线移动终端设备普及的今天，移动感知和众包思想的结合产生了新型物联网感知模式，即群智感知网络。群智感知网络利用互联网和在城市中部署的大量无线热点，通过每一个使用无线移动终端设备的用户共享数据，形成一个基于群智感知网络的无线覆盖网，可以获得真实，可靠，稳定的数据源，从而进一步进行技术的开发。同时，随着无线通信网络应用的高速发展，人们对环境感知和位置服务需求日趋增加。在开阔室外环境下，全球定位系统和蜂窝无线通信系统，提供了较为精确和可靠的位置信息，但对于现代住宅的大院或小区楼群密集的室外环境，由于无线信号遮蔽、衰落和多径效应等因素的影响，使得定位精度无法满足实际应用的需求。就目前而言，移动终端的地图应用程序所显示的道路通向情况有限，无法更深入探寻小区内部的路径情况。因此本文基于群智感知网络的小区路径地图形成方法，会在探寻小区的路径分布和路径地图形成中发挥重要作用。
技术实现思路
本专利技术是针对目前技术而言，在一个部署相当数量无线接入点的小区中，提出一个新的小区路径地图形成方案，即基于群智网络的小区路径形成方法，
该方法总体上包括群智感知网络和路径地图服务器，其中群智感知网络包括两个服务链路，路径地图服务器包括在线工作模式和离线工作模式。下面将详细介绍本专利技术方法的实现过程。A：群智感知网络群智感知网络是当众多用户进入目标小区使用定位服务时，经过用户授权后，通过群智感知网络将用户移动终端的定位信息以及收集的信息标签由上行链路上传至服务器基站，同时获得当前位置信息和目标小区的路径地图，各个移动终端通过群智感知网络与路径地图服务器进行数据交互，对离线工作模式中的特征数据库进行补充和更新。群智感知网络包括与路径地图服务器进行数据交互的两个服务链路，分别为上行链路和下行链路。步骤A1：上行链路上行链路是将移动终端用户的信息标签上传至路径地图服务器中的在线工作模式内，信息标签包括用户ID，用户授权信息和特征信息等，上行链路上传的信息标签格式为：用户ID，用户授权信息，无线信号特征信息列表，定位区域Si，定位次数Ci,j。其中无线信号特征信息列表是以无线通信方式的设备收发的特征信息，应包括特征强度，无线接入点的名称，MAC地址。优选地，A1上行链路包括如下步骤：步骤A11：服务器分配每个连接的移动终端单独的用户ID号码；步骤A12：用户授权同意接受小区定位服务的信息；步骤A13：将用户移动终端收集的信息标签上传至路径地图服务器中。步骤A2：下行链路下行链路是路径地图服务器为用户提供小区定位功能和路径地图服务，包括位置定位，小区地图下载和路径选择，下行链路下载的信息数据包括用户ID，用户当前位置区域，小区地图数据包，路径选择数据包。优选地，A2下行链路包括如下步骤：步骤A21：用户申请下载小区路径地图；步骤A22：路径地图服务器授权将信息数据发送至用户移动终端。B：路径地图服务器：路径地图服务器分为在线工作模式和离线工作模式。在线工作模式在线工作模式是由用户移动终端通过群智感知网络上传的信息标签，服务器进行记录，将信息标签中的特征信息与服务器中的数据库的特征信息进行比对，选择最优的信息进行匹配，对移动终端进行定位，包括特征匹配和用户定位两个工作过程。步骤B1：特征匹配优选地，步骤B1特征匹配包括如下步骤：步骤B11：服务器获得移动终端的定位授权许可；步骤B12：服务器选择移动终端的通信范围半径内能检测到的无线接入点作为待定位点；步骤B13：服务器获得待定位点的无线信号特征列表；步骤B14：服务器统计并计算各个待定位点的数字特征信息；其中各个待定位点的数字特征信息包括无线接入点的信号强度最大值，最小值，计算信号强度的均值和方差值；步骤B15：服务器选择相似度达到一定阈值以上的信息标签，移动终端检测到的待定位点的特征信息与数据库进行匹配。步骤B2：用户定位优选地，步骤B2用户定位包括如下步骤：步骤B21：服务器选择符合条件的待定位点判别为稳定的定位点，滤除不稳定的无线接入点；步骤B22：服务器将稳定的定位点的无线接入点用作定位工作；步骤B23：服务器根据数据库的特征信息，执行定位算法，将匹配相似程度最高的区域作为定位区域Si，完成初步定位；步骤B24：在定位区域Si上标记为当前定位区域，记录Ci,j为当前区域在时间统计周期内的总共定位次数；步骤B25：将定位信息存储至在线工作模式的服务器中；其中，定位信息包括定位区域Si，当前区域在时间统计周期内总共定位次数Ci,j；步骤B26：在线工作模式经过路径地图服务器将信息数据包通过下行服务链路，发送至用户的移动终端上；其中，信息数据包括用户ID，用户当前位置区域，小区地图数据包，路径
选择数据包。步骤B27：在线工作模式通过路径地图服务器将用户的定位信息发送至离线工作模式，两者之间进行数据共享，用作数据库特征信息的补充和更新。C：离线工作模式离线工作模式需要完成目标小区的特征数据库的构建和更新，实现小区路径的形成方法。路径地图服务器采集数据的信息特征构建具有特征标签的数据库，并在固定的间隔时间对数据库的特征标签进行数据更新，保持数据库的有效性，定期更新小区路径地图。离线工作模式分为三个部分，分别为初始化，数据采集与更新，路径形成。步骤C1：初始化将目标小区整体划分为多个网格区域Si(i＝1,2,…,M)，将划分区域上传至路径地图服务器中，服务器根据要求按步骤进行初始化设定。优选地，步骤C1初始化包括如下步骤：步骤C11：设定路径区域判别标志Z，1为可能存在路径区域，0则为不可能存在路径区域；步骤C12：设定路径形成阈值TH1，路径取消阈值TH2，TH1，TH2阈值大小由统计数据而得；步骤C13：划分目标小区为M个区域，并设定各区域坐标Si(S1,S2,…,SM)；步骤C14：设定各区域在时间统计周期内定位次数：Ci,j(i＝1,2...M；j＝1,2…N)，M为小区划分的总区域数量，N为以时间统计周期为标准的总时间数，Ci,j为第Si区域第j个时间统计周期内定位的次数；步骤C15：设定在固定时间内，间隔时间为N个时间统计周期，设定N的内各时间统计周期权值为(w1,w2,…,wN)；步骤C16：计算各区域路径形成判别标志：Ni总(i＝1,2...M)，Ni总为某一区域路径形成或取消判别标志。步骤C2：数据采集与更新优选地，步骤C2数据采集与更新包括如下步骤：步骤C21：初次探寻目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于群智感知网络的小区路径地图形成系统，其特征在于该系统包括群智感知网络和路径地图服务器，其中，群智感知网络包括与路径地图服务器进行数据交互的两个服务链路，分别为上行链路和下行链路，上行链路是将移动终端用户的信息标签上传至路径地图服务器中的在线工作模式内，下行链路是路径地图服务器为用户提供小区定位功能和路径地图服务，包括位置定位，小区地图下载和路径选择；路径地图服务器分为在线工作模式和离线工作模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于群智感知网络的小区路径地图形成系统，其特征在于该系统包括群智感知网络和路径地图服务器，其中，群智感知网络包括与路径地图服务器进行数据交互的两个服务链路，分别为上行链路和下行链路，上行链路是将移动终端用户的信息标签上传至路径地图服务器中的在线工作模式内，下行链路是路径地图服务器为用户提供小区定位功能和路径地图服务，包括位置定位，小区地图下载和路径选择；路径地图服务器分为在线工作模式和离线工作模式。2.根据权利要求1所述的基于群智感知网络的小区路径地图形成系统，其特征在于，群智感知网络的上行链路上传的信息标签格式为：用户ID，用户授权信息，无线信号特征信息列表，定位区域Si，定位次数Ci,j；其中无线信号特征信息列表是以无线通信方式的设备收发的特征信息，应包括特征强度，无线接入点的名称，MAC地址。3.根据权利要求1所述的基于群智感知网络的小区路径地图形成系统，其特征在于，群智感知网络的下行链路下载的信息数据包括用户ID，用户当前位置区域，小区地图数据包，路径选择数据包。4.根据权利要求1所述的基于群智感知网络的小区路径地图形成系统，其特征在于，在线工作模式包括特征匹配和用户定位两个工作过程；离线工作模式包括初始化，数据采集与更新，路径形成三个部分。5.一种基于权利要求1-4任一所述的基于群智感知网络的小区路径地图形成系统的形成方法，上行链路包括如下步骤：步骤A11：服务器分配每个连接的移动终端单独的用户ID号码；步骤A12：用户授权同意接受小区定位服务的信息；步骤A13：将用户移动终端收集的信息标签上传至路径地图服务器中，下行链路包括如下步骤：步骤A21：用户申请下载小区路径地图；步骤A22：路径地图服务器授权将信息数据发送至用户移动终端。6.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，在线工作模式的特征匹配步骤为：步骤B11：服务器获得移动终端的定位授权许可；步骤B12：服务器选择移动终端的通信范围半径内能检测到的无线接入点作为待定位点；步骤B13：服务器获得待定位点的无线特征列表；步骤B14：服务器统计并计算各个待定位点的信号强度最大值，最小值，计算信号强度的均值和方差值等数字特征信息；步骤B15：服务器选择相似度达到一定阈值以上的信息标签，移动终端检测到的待定位点的特征信息与数据库进行匹配。7.根据权利要求5所述的形成方法，其特征在于，在线工作模式的用户定位步骤为：步骤B21：服务器选择符合条件的待定位点判别为稳定的定位点，滤除不稳定的无线接入点；步骤B22：服务器将稳定的定位点的无线接入点用作定位工作；步骤B23：服务器根据数据库的特征信息，执行定位算法，将匹配相似程度最高的区域作为定位区域Si，完成初步定位；步骤B24：在定位区域Si上标记为当前定位区域，记录Ci,j为当前区域在时间统计周期内总共定位次数；步骤B25：将定位信息存储至在线工作模式的服务器中；步骤B26：在线工作模式经过路径地图服务器将信息数据包通过下行服务链路，发送至用户的移动终端上；步骤B27：在线工作模式通过路径地图服务器将用户的定位信息发送至离线工作模式，两者之间进行数据共享，用作数据库特征信息的补充和更新。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘震宇，李嘉俊，曹璐，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44