基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法技术

基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法，涉及一种WLAN室内定位的多用户RSS融合方法。本发明专利技术是为了Radio Map建立过程中和在线定位阶段用户使用不同移动终端造成采集的RSS数据具有较大区别，从而导致定位误差大的问题。本发明专利技术在离线阶段将不同移动终端采集的RSS值进行线性回归处理，同时将不同移动终端与基础移动终端的线性回归系数进行存储。在线定位阶段，系统获得用户的移动终端品牌，从Radio Map中读取线性回归系数对移动终端采集的RSS值做线性回归处理，消除在线采集RSS值与Radio Map中RSS值之间由于设备不同造成的差异，提高在线定位精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种WLAN室内定位的多用户RSS融合方法。
技术介绍
随着无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks)的部署越来越广泛和智能手机的普及，基于接收信号强度RSS(ReceivedSignalStrength)的WLAN室内定位技术由于其部署方便，无需添加其他硬件设备而得到广泛的关注。WLAN室内定位技术通过测量来自接入点AP(AccessPoint)的接收信号强度RSS估计出移动设备的位置。WLAN定位系统由两部分构成，即离线RadioMap建立阶段和在线定位估计阶段。离线阶段RadioMap的构建是保证高精度室内定位的重中之重，RadioMap是由移动终端测量环境中的每个参考点接收到来自该环境中各个AP的信号强度值向量组成。在线定位阶段移动终端测量定位环境中AP的RSS值并与RadioMap中的RSS值进行对比估计出移动终端的位置坐标。为快速建立RadioMap，降低RadioMap建立的时间和人力成本，在不影响用户正常使用的前提下智能移动终端在后台感知周围环境，并将感知信息上传给服务器的方式形成RadioMap。然而在现在的移动终端市场上，不同品牌不同型号的移动终端成百上千，常见品牌包括苹果、三星、华为、HTC等。由于用户所持有的移动终端品牌不同，不同品牌的手机终端所使用的无线网卡会存在硬件差异，且不同品牌所采用的信号处理算法不同，因此即使是在同一时刻同一位置，不同手机测量到的RSS值也各不相同。在RadioMap建立阶段，由于大量工作人员使用移动终端不同，所采集的RSS值也各不相同，使得建立的RadioMap引入了大量噪声，造成RadioMap建立的误差。在线定位阶段，由于不同用户的移动终端与建立RadioMap时所采用的移动终端的不同，造成在线采集的RSS值与RadioMap中的RSS值具有很大差别，因此造成定位精度的降低。
技术实现思路
本专利技术是为了RadioMap建立过程中和在线定位阶段用户使用不同移动终端造成采集的RSS数据具有较大区别，从而导致定位误差大的问题，从而提供一种基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法。基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法，它由以下步骤实现：步骤一、在离线阶段，在室内待定位环境中布置M个接入点AP，标定参考点位置，确保室内目标定位环境中的参考点位置均能够接收到来至少2个接入点AP辐射的信号；M为正整数；步骤二、在室内待定位区域内设定坐标原点，建立二维直角坐标系，利用A个不同移动终端在每一个参考点上采集RSS值；A为大于1的整数；步骤三、选定基础终端设备，将其它终端设备采集的RSS值与基础终端设备采集的RSS值做线性回归处理，获得线性回归系数；步骤四、利用N个不同终端在不同参考点采集对应的RSS值，并利用对应的线性回归系数对采集得到的RSS值做线性回归处理；步骤五、将所有参考点的平面二维坐标值、相应的经过线性回归处理的RSS值和N个不同设备间的线性回归系数存储在RadioMap中；步骤六、在线定位阶段，服务器识别用户移动终端信息，并在RadioMap中获得线性回归系数，利用该线性回归系数对移动终端实时采集的RSS值做线性回归处理，获得处理之后的RSS值；步骤七、使用KNN算法在测试区域对测试点分别对比RSS值线性回归处理之前和线性回归处理之后的定位误差。离线阶段的RadioMap建立及分析，由以下步骤实现：步骤A1、在待定位区域的每个参考点处利用不同移动终端采集并记录来自每一个AP的接收信号强度RSS值n次并记录该参考点的二维坐标，形成4个矩阵：Ni×n×(M+2),i＝1,2,3,4其中：Ni为某一移动终端采集RSS值的参考点个数，i＝1,2,3,4分别代表四个不同移动终端，为待定位区域参考点总个数，n为在每一个参考点处采集信号的次数，M+2中M代表该环境中AP的数量，2代表二维坐标；步骤A2、选定其中一个移动终端做为基础终端设备，分别对其他三种终端采集的RSS值对基础终端设备采集的RSS值做线性回归，如式(1)所示：RSSA,l＝αRSSB,l+β(1)其中：RSSA,l、αRSSB,l分别表示其中两个不同移动终端A和B在l处采集的RSS信号，α、β代表一元线性回归方程的参数，取值如式(2)所示：其中：RSSA,l,i、RSSB,l,i分别表示在移动终端A和B在位置l处的采集n个样本中的第i个，定义为公式(3)：其中：和分别表示终端A和B在l出采集n个RSS值的平均值，如公式(4)和式(5)所示：则参数α、β由公式(6)获得：步骤A3、利用步骤A2中得出的线性回归系数对其他三种移动终端采集的RSS值做线性回归处理，得到处理之后的RSS值；步骤A4、将线性回归处理之后的RSS矩阵和与其对应的二维坐标，以及不同移动终端的线性回归系数组合成为RadioMap。在线定位阶段，服务器对用户移动终端采集的RSS值做线性回归，对比RSS值线性回归处理之前和线性回归处理之后的定位误差，具体为：步骤B1、用户在定位软件中选择其移动终端的品牌或者服务器自主识别用户移动用户终端品牌，从而在RadioMap中得到线性回归系数，利用该线性回归系数对移动终端测量得到的RSS值进行线性回归处理得到处理之后的RSS值，计算公式如式(1)所示：RSSA,l＝αRSSB,l+β(1)步骤B2、对RadioMap中每个参考点处测量得到的n次RSS值向量取平均，得到一个1×(M+2)的向量；其中，向量前两个元素为参考点坐标，后M个元素代表移动终端在该参考点测得的分别来自M个AP的RSS均值；步骤B3、根据公式(7)：计算测试点测得的M个AP的RSS值向量(RSS1,RSS2,...RSSM)与第g个参考点M个AP的RSS向量(RSSg1,RSSg2,...RSSgM)之间的欧式距离；步骤B4、从步骤B2中得到的N个欧式距离d中选择K个与欧式距离最小的参考点，根据这K个参考点的坐标，由式(8)所示计算出测试点的位置坐标，与测试点实际位置坐标进行误差计算，统计定位误差：步骤B5、对未做进行线性回归之前的RadioMap和在线采集的RSS值重复步骤B2至步骤B4，得到测试点定位坐标并与实际位置对比，统计定位误差，对比线性回归处理之前和处理之后的测试点定位坐标的累计定位误差。本专利技术消除了由于用户使用不同移动终端所带来的RSS信号的差异，利用线性回归算法将不同移动终端采集的RSS值进行线性回归处理，从而使建立的RadioMap更加精确。同时为提高定位精度，利用获得的线性回归系数对在现阶段移动终端采集的RSS值进行线性回归处理，并利用线性回归处理之后的RSS值进行定位，在线定位的精度得以大幅度提高。附图说明图1是本专利技术的具体实施方式一所述的定位实验场景示意图；图2是具体实施方式一所述的测试区域示意图；图3是具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法，其特征是：它由以下步骤实现：步骤一、在离线阶段，在室内待定位环境中布置M个接入点AP，标定参考点位置，确保室内目标定位环境中的参考点位置均能够接收到来至少2个接入点AP辐射的信号；M为正整数；步骤二、在室内待定位区域内设定坐标原点，建立二维直角坐标系，利用A个不同移动终端在每一个参考点上采集RSS值；A为大于1的整数；步骤三、选定基础终端设备，将其它终端设备采集的RSS值与基础终端设备采集的RSS值做线性回归处理，获得线性回归系数；步骤四、利用N个不同终端在不同参考点采集对应的RSS值，并利用对应的线性回归系数对采集得到的RSS值做线性回归处理；步骤五、将所有参考点的平面二维坐标值、相应的经过线性回归处理的RSS值和N个不同设备间的线性回归系数存储在Radio Map中；步骤六、在线定位阶段，服务器识别用户移动终端信息，并在Radio Map中获得线性回归系数，利用该线性回归系数对移动终端实时采集的RSS值做线性回归处理，获得处理之后的RSS值；步骤七、使用KNN算法在测试区域对测试点分别对比RSS值线性回归处理之前和线性回归处理之后的定位误差。...

【技术特征摘要】
1.基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法，其特征是：它由以下
步骤实现：
步骤一、在离线阶段，在室内待定位环境中布置M个接入点AP，标定参考点位置，
确保室内目标定位环境中的参考点位置均能够接收到来至少2个接入点AP辐射的信号；M
为正整数；
步骤二、在室内待定位区域内设定坐标原点，建立二维直角坐标系，利用A个不同移
动终端在每一个参考点上采集RSS值；A为大于1的整数；
步骤三、选定基础终端设备，将其它终端设备采集的RSS值与基础终端设备采集的RSS
值做线性回归处理，获得线性回归系数；
步骤四、利用N个不同终端在不同参考点采集对应的RSS值，并利用对应的线性回归
系数对采集得到的RSS值做线性回归处理；
步骤五、将所有参考点的平面二维坐标值、相应的经过线性回归处理的RSS值和N个
不同设备间的线性回归系数存储在RadioMap中；
步骤六、在线定位阶段，服务器识别用户移动终端信息，并在RadioMap中获得线性
回归系数，利用该线性回归系数对移动终端实时采集的RSS值做线性回归处理，获得处理
之后的RSS值；
步骤七、使用KNN算法在测试区域对测试点分别对比RSS值线性回归处理之前和线
性回归处理之后的定位误差。
2.根据权利要求1所述的基于线性回归算法的WLAN室内定位多用户RSS融合方法，
其特征在于离线阶段的RadioMap建立及分析，由以下步骤实现：
步骤A1、在待定位区域的每个参考点处利用不同移动终端采集并记录来自每一个AP
的接收信号强度RSS值n次并记录该参考点的二维坐标，形成4个矩阵：
Ni×n×(M+2),i＝1,2,3,4
其中：Ni为某一移动终端采集RSS值的参考点个数，i＝1,2,3,4分别代表四个不同移
动终端，为待定位区域参考点总个数，n为在每一个参考点处采集信号的次
数，M+2中M代表该环境中AP的数量，2代表二维坐标；
步骤A2、选定其中一个移动终端做为基础终端设备，分别对其他三种终端采集的RSS
值对基础终端设备采集的RSS值做线性回归，如式(1)所示：
RSSA,l＝αRSSB,l+β(1)
其中：RSSA,l、αRSSB,l分别表示其中两个不同移动终端A和B在l处采集的RSS
信号，α、β代表一元线性回归方程的参数，取值如式(2)所示：
α=1n(Σi=1nRSSB,l,i-βΣi=1nRSSA,l,i)β=nΣi=1nRSSA,l,iRSSB,l,i-&Sigm...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉滨，张立晔，马琳，张文彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23