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专利号: 2018113720333
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于全局和局部联合约束迁移学习的室内定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、将需要定位的室内环境划分为等大小的格点;

S2、依次将移动设备置于定位环境中的各个格点,并记录下此时的格点坐标信息以及来自于各个接入点的RSS值,形成RSS指纹数据库,定义为源域;具体方法为:设定位区域网络接入点数量为N个,则获得RSS向量ri=[ri1,ri2,…,riN]T,i=1,2,

3,…,ns,此处ns为已知位置标记的所有RSS样本数量,相应的位置标记表示成ci∈{1,2,…,C},C为格点的数量,RSS值与相应的位置标记构成了指纹数据库,即源域 其中,S3、采集待定位移动设备的RSS值,形成目标域;具体方法为:收集请求定位的移动设备的RSS值,形成目标域 此处 为无位置标记的RSS样本形成的目标域数据矩阵,nt为收集的RSS样本数量;

S4、知识迁移:

S41、利用核技巧将源域和目标域数据映射到高维的再生核希尔伯特空间;具体为:利用获得的源域数据矩阵Xs,与目标域数据矩阵Xt形成数据矩阵利用核技巧将RSS数据映射到高维的再生核希尔伯特空间中,核矩阵K=φ(X)Tφ(X),Ks=φ(X)Tφ(Xs),Kt=φ(X)Tφ(Xt),ki=φ(X)Tφ(xi),φ为一个核映射;

S42、基于全局结构一致性约束,最小化源域和目标域间的边缘和条件概率分布差异,最大化所有RSS数据的方差,形成第一个优化目标函数;具体为:利用MMD准则衡量源域和目标域之间的边缘分布距离,如下:其中,Tr(·)为求迹算子,A为映射矩阵,M0为MMD矩阵,计算方式如下:S43、基于局部结构一致性约束,最小化源域数据的类内方差以及最大化源域数据的类间方差,利用流形正则化保持数据的局部邻域结构,形成第二个优化目标函数;具体为:利用MMD准则衡量源域和目标域之间的条件分布距离,如下:其中, 和 分别是源域和目标域中属于第c个格点的样本, 和 分别是相应的样本数量,初始化时由于目标域的标记信息未知,令Mc=0,在之后的迭代过程中,Mc由如下的方式计算:利用一个平衡因子μ结合(1)和(3)式,得到下式:其中,μ∈[0,1], 通过最小化(5)式,即可减小源域和目标域之间的边缘和条件概率分布差异;

S44、结合步骤S42和S43的优化目标函数,得到最终的优化目标函数,求解即可得到映射矩阵;具体为:利用中心矩阵H=In-(1/n)11T计算投影后样本的协方差矩阵,即ATKHKTA,通过下式完成RSS数据的方差最大化:最小化(5)式以及最大化(6)式即可约束全局结构的一致性;

S45、利用S44求解得到的映射矩阵将源域数据和目标域数据映射到潜在子空间;具体为:通过最小化类内方差和最大化类间方差保持RSS样本与标记之间的依赖性,如下其中,是属于第c个格点的源域样本, 是中心矩阵,

S46、利用流形正则化保持数据的局部邻域结构,首先计算亲和矩阵其中, 意味着xi为xj的近邻,或反之亦然;之后计算图拉普拉斯矩阵L=D-W          (10)

此处,D为对角矩阵, 最后,最小化以下式子:

T

其中,[AK]i表示在潜在子空间的第i个样本;通过最小化(11)以及优化(7)、(8)式,即可约束局部结构的一致性;

S47、结合约束全局结构和局部结构一致性的优化目标,可得到最后的优化目标函数:其解为下式的广义特征值分解获得的k个主特征向量构成的矩阵:(KHKT+βSb)A=(KMKT+λKLKT+βSw+aI)AΦ         (13)S48、根据步骤S46获得的映射矩阵A将源域数据和目标域数据映射到潜在子空间,即ATKs和ATKt;

S5、在潜在子空间的源域数据上训练一个基本的分类器;

S6、将潜在子空间的目标域数据输入到步骤S5训练得到的分类器中,即可获得位置估计。

2.根据权利要求1所述的基于全局和局部联合约束迁移学习的室内定位方法,其特征在于,所述步骤S5的具体方法为:在源域数据{ATKs,cs}上训练一个KNN分类器f(·)。

3.根据权利要求2所述的基于全局和局部联合约束迁移学习的室内定位方法,其特征在于,所述步骤S6的具体方法为:将目标域数据ATKt输入到步骤S5获得的分类器f(·)中,更新目标域的位置标记;若与前一次迭代过程相比未达到收敛,则利用(4)式更新Mc,重新计算获得映射矩阵,进而更新位置标记,否则返回最后更新的位置标记,即为定位结果。