一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，包括：离线阶段：采集待定位区域内各参考点的RSSI信号作为指纹信息，构建指纹数据库；检测更新阶段：引入动态投票机制，实时动态观测并判定投票结果，据此检测各AP的可靠性，根据各AP可靠性更新指纹数据库，以保证指纹数据库的有效性；在线阶段：采集待定位点的RSSI信号，与指纹数据库中可靠的指纹信息进行匹配，得到待定位点的位置信息。该方法引入动态投票机制，利用AP缺失率和波动性，实时选取环境当中可靠的AP用于位置估计，提高可靠AP的使用率，降低不可靠的AP对定位造成的误差，从而提高定位精度，有效的降低定位误差，均衡系统开销和定位精度之间的矛盾。统开销和定位精度之间的矛盾。统开销和定位精度之间的矛盾。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法


[0001]本专利技术涉及室内定位
，尤其涉及一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，各个领域对于定位精度和安全性要求越来越高。可靠的室内定位服务离不开准确的位置信息，而复杂的室内环境，导致室内定位技术受到影响，因此室内定位“厘米级”的需求使得精准的室内位置服务更为迫切。
[0003]传统指纹的定位过程通常分为两个阶段：离线采样阶段和在线定位阶段。在离线采样阶段采集定位区域内所有参考节点的RSSI值，每个节点有一条特定的信息，形成离线指纹数据库。在线定位阶段，通过实时测量目标用户位置的RSSI值，将实时采集得到的指纹与指纹库中的指纹进行匹配，从而确定用户的实际位置。
[0004]基于WIFI的室内定位技术主要依赖于AP的可靠性，即指纹的可靠性，指纹具有一定的时效性，只有可靠的指纹信息才能提供可靠的位置服务(Location
‑
based services,LBS)。使用基于WIFI指纹的室内定位技术存在的最大问题就是接收到的RSSI表现出多变性和复杂性，如室内障碍物对RSSI造成的多径干扰、信号传播距离的增加造成的信号衰减、金属对信号的干扰等。
[0005]目前，有些研究关注室内定位中的AP的冗余度，主要有通过改进AP选择算法来减少用于定位的指纹，从而降低定位系统的计算开销，但是其会导致不可靠的AP被纳入位置计算，难以兼顾定位精度的提升和降低系统能耗。一些研究旨在对用于定位的AP进行加权，然而忽略掉指纹库本身的时效性对定位结果的影响，因此难以提供高精度的定位。室内环境动态多变，导致在前后相距较短的时间段内，先后采集的指纹信息差异较大，而原始的指纹数据库中保存的信息的价值随着时间降低，导致用于定位的AP的可靠性降低。因此，怎样在突发状况环境当中选择可靠的AP和保证系统时效性，对于位置估计尤为重要。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术提供了一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，旨在识别在突发状况下由于外部环境导致损坏的不稳定的AP,选择可靠的AP用于室内定位中指纹库的建立和有效指纹的提取，以便提高可靠指纹利用率和定位精度。
[0007]一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，包括：
[0008]离线阶段：采集待定位区域内各参考点的RSSI信号作为指纹信息，构建指纹数据库；
[0009]检测更新阶段：将AP的缺失率和波动性引入动态投票机制，检测各AP的可靠性并选择可靠的AP，以及根据指纹数据库可靠性更新指纹数据库；
[0010]在线阶段：采集待定位点的RSSI信号，与指纹数据库中可靠的指纹信息进行匹配，得到待定位点的位置信息。
[0011]进一步地，所述指纹数据库包括：各AP的坐标(X,Y)，参考点坐标(x,y)，RSSI信号ψ，RSSI的波动矩阵SD，AP的缺失率矩阵LR。
[0012]进一步地，所述离线阶段包括：
[0013]将待定位区域按照一定的距离划分为若干网格，每一个网格点作为一个参考点，每个参考点的位置以坐标形式表示；
[0014]在各参考点处采集各AP的RSSI信号，形成初始指纹数据库；
[0015]拓展初始指纹数据库，构建指纹数据库。
[0016]进一步地，所述检测更新阶段包括：
[0017]计算各参考点处来自各个AP的缺失率，以及计算各AP在不同的参考点处采集到的一组连续RSSI信号的波动性；
[0018]将AP的缺失率和波动性纳入动态投票机制，对各AP进行投票；
[0019]根据各AP的投票结果，计算各AP对应的缺失率权值和波动性权值；
[0020]利用得到的各AP的权值，按照降序排序，选取前K个可靠的AP，K为预设值；
[0021]根据选取的前K个可靠的AP的缺失率权值和波动性权值，计算前K个可靠的AP的最终权值。
[0022]进一步地，所述在线阶段包括：
[0023]采集待定位点RSSI信号，计算其与指纹数据库中可靠的指纹信息的初始相似度；所述可靠的指纹信息为K个可靠AP的RSSI值构成的指纹；
[0024]根据K个可靠的AP的最终权值和初始相似度，计算得到待定位点RSSI信号与可靠的指纹信息的指纹相似度；
[0025]将指纹相似度进行升序排序，选择前T个参考点，并计算前T个参考点的权重；其中，T为预设值；
[0026]基于T个参考点的坐标及权重计算得到待定位点的坐标。
[0027]进一步地，所述AP的缺失率矩阵包括每个参考点处各AP的缺失率；通过在每个参考点处连续扫描各AP相同的次数N并记录接到来自各AP的RSSI值的次数n，确定每个参考点处各AP的缺失率；
[0028]所述RSSI的波动矩阵包括每个参考点处得到各AP的一组连续RSSI值的波动性；所述波动性用这一组RSSI值的标准差表示。
[0029]进一步地，所述将AP的缺失率和波动性纳入动态投票机制，对各AP进行投票，具体包括：
[0030]基于缺失率对AP进行投票，当参考点处在当前时刻某一AP的缺失率大于预先设定的缺失率阈值，则认为当前时刻该AP在此参考点处不可靠，对该AP自动计入一次投票；
[0031]基于波动性对AP进行投票，当参考点处当前时刻某一AP的波动性大于设定的波动性阈值，则认为当前时刻该AP在此参考点处不可靠，对该AP自动计入一次投票。
[0032]进一步地，所述根据各AP的投票结果，计算各AP对应的缺失率权值和波动性权值，具体包括：
[0033]各AP的缺失率权值通过下式计算得到：
[0034][0035]式中，表示第i个AP的缺失率权值，表示第i个AP基于缺失率的得票数；M表示参考点总数；
[0036]各AP的波动性权值通过下式计算得到：
[0037][0038]式中，第i个AP的波动性权值，表示第i个AP基于波动性的得票数。
[0039]进一步地，初始相似度D
j
用待定位点RSSI信号与可靠指纹的欧式距离表示；
[0040]指纹相似度D
′
j
根据K个可靠的AP的最终权值和初始相似度计算得到：
[0041][0042]式中，W
′
i
表示第i个AP的最终权值；
[0043]前T个参考点中第j个参考点的权重w
j
计算公式如下：
[0044][0045]待定位点的坐标计算公式如下：
[0046][0047]其中，(x
j
,y
j
)表示选择的前T个参考点中第j个参考点的坐标。
[0048]进一步地，所述根据指纹数据库可靠性更新指纹数据库包括：
[0049]检测机制：利用已有的指纹数据库中指纹计算某个已知的位置坐标(x
i
,y
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，包括：离线阶段：采集待定位区域内各参考点的RSSI信号作为指纹信息，构建指纹数据库；检测更新阶段：将AP的缺失率和波动性引入动态投票机制，实时检测各AP的可靠性并选择可靠的AP，以及根据指纹数据库可靠性更新指纹数据库；在线阶段：采集待定位点的RSSI信号，与指纹数据库中可靠的指纹信息进行匹配，得到待定位点的位置信息。2.根据权利要求1所述的基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，所述指纹数据库包括：各AP的坐标，参考点坐标，RSSI信号，RSSI的波动矩阵，AP的缺失率矩阵。3.根据权利要求2所述的基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，所述离线阶段包括：将待定位区域按照一定的距离划分为若干网格，每一个网格点作为一个参考点，每个参考点的位置以坐标形式表示；在各参考点处采集各AP的RSSI信号，形成初始指纹数据库；拓展初始指纹数据库，构建指纹数据库。4.根据权利要求2所述的基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，所述检测更新阶段包括：计算各参考点处来自各个AP的缺失率，以及计算各AP在不同的参考点处采集到的一组连续RSSI信号的波动性；将AP的缺失率和波动性纳入动态投票机制，对各AP进行投票；根据各AP的投票结果，计算各AP对应的缺失率权值和波动性权值；利用得到的各AP的权值，按照降序排序，选取前K个可靠的AP，K为预设值；根据选取的前K个可靠的AP的缺失率权值和波动性权值，计算前K个可靠的AP的最终权值。5.根据权利要求4所述的基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，所述在线阶段包括：采集待定位点RSSI信号，计算其与指纹数据库中可靠的指纹信息的初始相似度；所述可靠的指纹信息为K个可靠AP的RSSI值构成的指纹；根据K个可靠的AP的最终权值和初始相似度，计算得到待定位点RSSI信号与可靠的指纹信息的指纹相似度；将指纹相似度进行升序排序，选择前T个参考点，并计算前T个参考点的权重；其中，T为预设值；基于T个参考点的坐标及权重计算得到待定位点的坐标。6.根据权利要求2所述的基于可靠AP选择的WIFI室内定位方法，其特征在于，所述AP的缺失率矩阵包括每个参考点处各AP的缺失率；通过在每个参考点处连续扫描各AP相同的次数N并记录接到来自各AP的RSSI值的次数n，确定每个参考点处各AP的缺失率；所述R...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗娟，宋亚红，王纯，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：