一种基于WLAN的定位实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于WLAN的定位实现方法，其方法步骤如下：S1：首先将整个试验区域进行分区；S2：将在各测量点和各角度收集到的信号强度进行预处理；S3：进行概率密度表的更新，计算概率值；S4：通过计算得到AP的位置，通过利用定向天线各角度增益不同的特点，其在不同位置和不同角度上收到的信号强度不同，通过对整个实验区域进行分区，并建立一张对应的概率密度表，表中每个位置的值表示AP在相应单元格的可能性，当在某个测量点的某个角度检测到待定位AP时，根据信号强度计算AP落在各单元格的可能性，并累加到概率密度表中，最终，经过少量点少量角度的数据收集和计算，即可以最终选择某个点作为AP的位置。个点作为AP的位置。个点作为AP的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于WLAN的定位实现方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体是一种基于WLAN的定位实现方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着Wi
‑
Fi网络的大规模部署，基于Wi
‑
Fi的无线定位技术受到广泛关注。其主要原因是基于Wi
‑
Fi射频信号定位不仅传输距离相对较远、无视距要求，而且已广泛部署，无需增加额外硬件，添加定位软件也很容易，与基于红外线、超声波、超宽带等其他需要使用特定设备的无线定位技术相比，成本及推广优势十分明显，目前基于Wi
‑
Fi射频信号定位技术已成为城区室内外定位技术的主要方式。
[0003]在现有各种Wi
‑
Fi定位技术中，基于基站定位、质心定位、三角定位等方法均需要使用AP(Access Point)的位置信息，由于AP分属于不同的自治主体，加之AP部署位置经常发生改变，因此人们往往需要首先对AP进行定位。
[0004]文献：D.Han，D.G.Andersen，M.Kaminsky，K.Papagiannaki，and S.Seshan.Access Point Localization using Local Signal Strength Gradient.In PAM，2009.提出了一种全局最优穷举定位的AP位置定位方法，它使用所有AP方向角度信息在整个定位区域内部进行穷举搜索定位，其缺点是定位精度和穷举的区域划分严格相关，即只有在特定的区域划分的前提下，才能得到理想的定位精度，其他情况则会出现定位精度不足的问题。
[0005]传统利用定向天线进行AP时，在各测量点上将定向天线旋转一周，记录并比较各角度的信号强度，然后取某一个角度(一般是信号强度最强的角度)作为AP的方向，这样做能够在当前测量点获得待AP的方向，但在复杂环境中，由于反射、衍射等多种因素，使得情况变得复杂，使用信号强度最大的角度作为AP的方向时，所得的角度误差受环境的影响程度，当在比较简单的环境中，例如操场上，在各测量点上得到的方向大多指向AP的真实位置，平均角度误差较小，但在复杂环境中，例如办公环境，在各测量点上得到的方向比较杂乱无章，平均角度误差达到55
°
，因此仅以信号强度最大的角度作为AP的方向来估计AP的位置不是很精确。
[0006]在此基础上，提出了一种方法来估计AP的位置，将在所有测量点上得到的AP的方向使用k
‑
means方法进行分类，得到AP的多个位置镜像；再使用启发式算法从中找出AP的实际位置，但这种方法只选取信号强度最大的角度，忽略了测量过程中得到的其他信息，使得需要在很多点收集很多数据才能达到较好的定位精度。
[0007]因此，专利技术人认为，如何通过在少量采集点收集少量数据就能精准的估计出AP的位置，是目前需要解决的问题，基于此，我们提出一种基于WLAN的定位实现方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种基于WLAN的定位实现方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0010]一种基于WLAN的定位实现方法，包括AP落在单元格内的概率计算，其方法步骤如下：
[0011]S1：首先将整个试验区域进行分区；
[0012]S2：将在各测量点和各角度收集到的信号强度进行预处理；
[0013]S3：进行概率密度表的更新，计算概率值；
[0014]S4：通过计算得到AP的位置。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述S1中，首先将整个试验区域进行分区，每个单元格的大小设置为CS
×
CS，CS的单位是m，实验区域总共划分为AB
×
个单元格，建立一个AB
×
的概率密度表Pr，表中的值表示AP落在相应单元格的可能性，值越小，表示AP落在相应单元格的可能性越大，初始化表中所有的值为0。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述S2中，将在各测量点和各角度收集到的信号强度进行预处理，得到与待定位AP有关的记录集，记为R＝{Loc
i
(x
i
，y
i
)，θ
j
，RSS
ij
}，i∈[1，N]，j∈[1，M
i
]，其中，N表示测量点的个数，Mi表示在当前测量点测量的角度的个数，Loci表示测量点的位置，其坐标用(Xi，Yi)表示，单位为m，θj表示定向天线的角度，从正北方向顺时针旋转的角度，0≤θj＜360，RSSij表示在当前测量点的当前角度收集的信号强度值。
[0017]作为本专利技术再进一步的方案：所述S3中，通过更新概率密度表对上述的每条记录，对所有的单元格，调用AP落在单元格内的概率计算过程计算概率值，假如根据某条记录计算单元格k的概率值为DIk，更新概率密度表为Pr
k
＝∑DI
k
。
[0018]作为本专利技术再进一步的方案：所述S4中，通过计算AP的位置，当对所有的记录都完成上述过程后，会得到表示最终结果的矩阵，每个元素标记相应单元格的概率值，值越小，表示AP落在相应单元格的可能性越大，为了避免某点的值偏小但周围的值都很大的情况，在这个矩阵中，取一个大小为Ar
×
Ar的小区域(Ar的单位是1，表示含有多少个单元格)，其平均值最小，将这个区域作为AP最有可能存在的区域，取其中点作为AP的位置。
[0019]作为本专利技术再进一步的方案：所述AP落在单元格内的概率计算中，假设定向天线在第i个测量点(位置记为(Xi，Yi))的第j个角度(即天线的方向，记为θj)检测到待定位AP时(其信号强度值记为RSSij)，计算AP落在单元格k(位置记为(Xk，Yk))的概率。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：所述AP落在单元格内的概率计算过程如下：
[0021]第一步：计算单元格到测量点的距离Dk和单元格相对于测量点的角度βk，其中公式为：β
k
∈(
‑
90
°
，90
°
)；
[0022]第二步：根据天线的方向θj和单元格相对于测量点的角度βk，计算出单元格相对于天线的角度Δ
k
(0
°
≤Δ
k
＜360
°
)，其计算公式为：
[0023][0024]根据天线的辐射方向图得到天线相对于单元格的增益Gk；
[0025]第三步：根据Dk和Gk，利用公式P
r
＝G
t
+G
r
+P0+10nlg(d/d0)+X
g
可以求出若AP在当前单元格，在当前测量点能够收到的理论信号强度值Tk，并根据下列计算公式将Tk转化为能够测量到的理论值DTk：
[0026][本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于WLAN的定位实现方法，包括AP落在单元格内的概率计算，其特征在于：其方法步骤如下：S1：首先将整个试验区域进行分区；S2：将在各测量点和各角度收集到的信号强度进行预处理；S3：进行概率密度表的更新，计算概率值；S4：通过计算得到AP的位置。2.根据权利要求1所述的基于WLAN的定位实现方法，其特征在于：所述S1中，首先将整个试验区域进行分区，每个单元格的大小设置为CS
×
CS,CS的单位是m，实验区域总共划分为AB
×
个单元格，建立一个AB
×
的概率密度表Pr，表中的值表示AP落在相应单元格的可能性，值越小，表示AP落在相应单元格的可能性越大，初始化表中所有的值为0。3.根据权利要求1所述的基于WLAN的定位实现方法，其特征在于：所述S2中，将在各测量点和各角度收集到的信号强度进行预处理，得到与待定位AP有关的记录集，记为R＝{Loc
i
(x
i
，y
i
)，θ
j
，RSS
ij
}，i∈[1，N]，j∈[1，M
i
]，其中，N表示测量点的个数，，Mi表示在当前测量点测量的角度的个数，Loci表示测量点的位置，其坐标用(Xi，Yi)表示，单位为m，θj表示定向天线的角度，从正北方向顺时针旋转的角度，0≤θj＜360，RSSij表示在当前测量点的当前角度收集的信号强度值。4.根据权利要求1所述的基于WLAN的定位实现方法，其特征在于：所述S3中，通过更新概率密度表对上述的每条记录，对所有的单元格，调用AP落在单元格内的概率计算过程计算概率值，假如根据某条记录计算单元格k的概率值为DIk，更新概率密度表为Pr
k
＝∑DI
k
。5.根据权利要求1所述的基于WLAN的定位实现方法，其特征在于：所述S4中，通过计算AP的位置，当对所有的记录都完成上述过程后，会得到表示最终结果的矩阵，每个元素标记相应单元格的概率值，值越小，表示AP落在相应单元格的可能性越大，为了避免某点的值偏小但周围的值都很大的情况，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴旺，邬梦，胡颖丽，欧阳海庆，
申请(专利权)人：佳禾智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：