一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法和系统，该方法以每个参考点为圆心画等半径圆，针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将测试点位于圆内时所对应的接入点作为相似接入点，并将相似接入点最多的圆作为相似圆，相似圆包含的参考点为最优参考点；将每个相似圆含有的相似接入点作为相似点集合，根据集合交集，选择为最优接入点；通过计算测试点和最优参考点接收到最优接入点的信号强度之间的差异，获取最优参考点的权重，对最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到测试点的位置估计结果。该方法降低了指纹自身变化和环境变化对定位的影响，并对最优参考点分配权重，从而解决了目前指纹定位精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法和系统
本专利技术涉及指纹定位
，特别涉及一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法和系统。
技术介绍
WiFi指纹定位由于其不需要安装额外硬件设备，可以直接利用现有的WiFi设备收集指纹，且几乎可以全天候工作，因此在室内导航定位领域中受到了广泛的重视和研究，并且已经获得了初步成效。指纹定位技术主要是由于无线电信号在不同位置点上具有不完全相同的信号强度序列，使得每一个位置点都可以依据所接收到的信号强度构成自己独特的信号特征。通过存储每一个点的信号强度序列，来构建定位区域的信号指纹库，并采用在线信号强度序列匹配的方法，达到定位的目的。但是由于受温度、湿度、人流移动、障碍物的出现消失和信号强度自身动态变化特性等问题，使得一些静态效果较好的匹配定位算法，例如：NN，WKNN算法，无法很好的解决上述动态问题，这也导致指纹定位的精度较低。因此，如何通过可靠的算法来应对环境的变化和自身的动态特性，提升定位精度，直接决定指纹定位技术的推广和应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法和系统，以解决目前无线信号指纹定位易受环境和自身动态变化的影响，导致的低定位精度的问题。第一方面，本专利技术提供了一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，包括：以每个参考点为圆心并以1至倍的参考点间距为半径画等半径圆，使得圆内的参考点接收的信号强度能够反映当前圆内的信号强度特性；针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将所述测试点位于圆内时所对应的WiFi接入点作为相似接入点，将具有所述相似接入点最多的圆作为相似圆，所述相似圆包含的所述参考点为最优参考点；将每个所述相似圆含有的所述相似接入点作为一个相似点集合，计算所有所述相似点集合的交集，交集内含有的接入点集合为最优接入点；计算所述测试点和最优参考点接收到所述最优接入点的信号强度之间的差异，获取所述最优参考点的权重，并对所述最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到所述测试点的位置估计结果。在一个实施例中，以每个参考点为圆心并以1至倍的相邻参考点间距为半径画等半径圆，使得圆内的参考点接收的信号强度能够反映当前圆内的信号强度特性，包括：离线采集每个参考点的指纹信息，包括WiFi接入点的MAC地址和在所述参考点处接收WiFi接入点的信号强度RSS；以每个所述参考点为圆心并以相等的半径画圆，半径取值范围为1至倍的相邻参考点间距。在一个实施例中，针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将所述测试点位于圆内时所对应的WiFi接入点作为相似接入点，将具有所述相似接入点最多的圆作为相似圆，所述相似圆包含的所述参考点为最优参考点，包括：在线获取测试点的指纹信息，包括WiFi接入点的MAC地址和在所述测试点接收WiFi接入点的信号强度RSS；针对每个所述WiFi接入点，获取每个圆内参考点信号强度RSS的最大值和最小值，并判断最大值和最小值与测试点信号强度RSS之间的关系，即(1)-(2)式中，Uj表示测试点接收到第j个接入点的信号强度，min(*)和max(*)分别表示最小值和最大值运算；Cl表示以第l个参考点为圆心的圆；表示圆Cl包含的参考点接收到第j个接入点的信号强度矩阵；fl表示圆Cl包含的参考点数量；表示圆内第fl个参考点在第t秒接收到的第j个接入点的信号强度；T为参考点的样本采样时间；当关系式(1)成立时，该测试点落在当前圆的内部，并将该接入点作为当前圆的相似接入点；否则，当式(1)不成立时，该测试点落在当前圆的外部；将所有WiFi接入点遍历后，比较每个圆包含相似接入点的个数，将具有最多相似接入点个数的圆作为相似圆，将相似圆包含的所述参考点作为最优参考点。在一个实施例中，将每个所述相似圆含有的所述相似接入点作为一个相似点集合，计算所有所述相似点集合的交集，交集内含有的接入点集合为最优接入点，包括：将每个所述相似圆含有的相似WiFi接入点作为一个相似点集合，其集合可表示为(3)式中，表示以第l个参考点RP为圆心的相似圆含有的相似WiFi接入点的集合；上角标p表示相似接入点数量；计算所有相似点集合的交集获得最优接入点NAP，其计算公式为：(4)式中，下角标s表示相似圆的数量。在一个实施例中，计算所述测试点和最优参考点接收到所述最优接入点的信号强度之间的差异，获取所述最优参考点的权重，并对所述最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到所述测试点的位置估计结果，包括：计算所述测试点和最优参考点分别接收到所述最优接入点的信号强度RSS之间的差异，获得所述最优参考点的权重，其权重计算公式为：(5)式中，ωi表示第i个最优参考点的权重；M表示最优接入点的数量；为第i个最优参考点在T秒内接收到第j个接入点的平均信号强度，其计算公式为：对每个最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到测试点的位置估计结果为：(7)式中，loci＝(xi,yi)为第i个最优参考点的坐标；loct为测试点最终的位置估计结果；N为最优参考点的数量。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种最优参考点和接入点选取的指纹定位系统，包括：采集模块，用于采集所有参考点处WiFi接入点的信号强度RSS和实时采集测试点处WiFi接入点的信号强度RSS；统计模块，用于以每个参考点为圆心并以1至倍的参考点间距为半径画等半径圆；计算在每个WiFi接入点下，测试点与每个圆的位置关系，并统计每个圆含有的相似接入点；最优参考点选取模块，用于选择具有相似接入点最多的圆为相似圆，并选取相似圆的所有参考点作为最优参考点；最优接入点选取模块，用于将每个相似圆含有的所述相似接入点作为一个相似点集合，计算所有相似点集合的交集获得最优接入点；定位模块，用于计算所述测试点和最优参考点接收到所述最优接入点的信号强度之间的差异，获取最优参考点的权重，并对所述最优参考点位置坐标进行加权计算，获得所述测试点的位置估计结果。本专利技术实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本专利技术实施例提供的基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，该方法首先以每个参考点为圆心并以1至倍的相邻参考点间距为半径画等半径圆，针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将测试点位于圆内时所对应的WiFi接入点作为相似接入点，并将具有相似接入点最多的圆作为相似圆，相似圆包含的参考点为最优参考点；其次，将每个相似圆含有的相似接入点作为一个相似点集合，计算所有相似点集合的交集，交集内含有的接入点集合为最优接入点；最后通过计算测试点和最优参考点接收到最优接入点的信号强度之间的差异，获取最优参考点的权重，并对最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到测试点的位置估计结果。该方法通过选取最优参考点和最优接入点，降低了指纹自身变化和环境变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，其特征在于，包括：/n以每个参考点为圆心并以1至

【技术特征摘要】
1.一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，其特征在于，包括：
以每个参考点为圆心并以1至倍的参考点间距为半径画等半径圆；
针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将所述测试点位于圆内时所对应的WiFi接入点作为相似接入点，将具有所述相似接入点最多的圆作为相似圆，所述相似圆包含的所述参考点为最优参考点；
将每个所述相似圆含有的所述相似接入点作为一个相似点集合，计算所有所述相似点集合的交集，交集内含有的接入点集合为最优接入点；
计算所述测试点和最优参考点接收到所述最优接入点的信号强度之间的差异，获取所述最优参考点的权重，并对所述最优参考点的位置坐标进行加权计算，得到所述测试点的位置估计结果。


2.如权利要求1所述的一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，其特征在于，以每个参考点为圆心并以1至倍的相邻参考点间距为半径画等半径圆，使得圆内的参考点接收的信号强度能够反映当前圆内的信号强度特性，包括：
离线采集每个参考点的指纹信息，包括WiFi接入点的MAC地址和在所述参考点处接收WiFi接入点的信号强度RSS；
以每个所述参考点为圆心并以相等的半径画圆，半径取值范围为1至倍的相邻参考点间距。


3.如权利要求1所述的一种基于最优参考点和接入点选取的指纹定位方法，其特征在于，针对每个WiFi接入点分别计算测试点与每个圆的位置关系，将所述测试点位于圆内时所对应的WiFi接入点作为相似接入点，将具有所述相似接入点最多的圆作为相似圆，所述相似圆包含的所述参考点为最优参考点，包括：
在线获取测试点的指纹信息，包括WiFi接入点的MAC地址和在所述测试点接收WiFi接入点的信号强度RSS；
针对每个所述WiFi接入点，获取每个圆内参考点信号强度RSS的最大值和最小值，并判断最大值和最小值与测试点信号强度RSS之间的关系，即






(1)-(2)式中，Uj表示测试点接收到第j个接入点的信号强度，min(*)和max(*)分别表示最小值和最大值运算；Cl表示以第l个参考点为圆心的圆；表示圆Cl包含的参考点接收到第j个接入点的信号强度矩阵；fl表示圆Cl包含的参考点数量；表示圆内第fl个参考点在第t秒接收到的第j个接入点的信号强度；T为参考点的样本采样时间；当关系式(1)成立时，该测试点落在当前圆的内部，并将该接入点作为当前圆的相似接入点；否则，当式(1)不成立时，该测试点落在当前圆的外部；
将所有WiFi接入点遍历后，比较每个圆包含相似接入点的个数，将具有最多相似接入点个数的圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙，陶冶，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11