1.一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,分别采集固定设备A在定位区域内的各个指纹点上所接收的信号强度,即分别采集各个指纹点的信号强度,并根据各个指纹点的信号强度和对应指纹点的位置构建指纹定位数据库;
S2,在同一条件下,利用最小二乘分段多项式算法分别构建固定设备A和其他设备B的信号路径传播模型;
所述其他设备B是不同于所述固定设备A的设备;
S3,利用固定设备A的信号路径传播模型hA(·),以及其他设备B的信号路径传播模型hB(·),构造出固定设备A与其他设备B之间的设备转换模型;
S4,定位设备在定位区域内的某个位置X上接收信号,并根据定位设备所接收信号的信号强度RSSX对该定位设备的位置X进行定位;
所述定位设备为固定设备A或其他设备B。
2.根据权利要求1所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,步骤S2中,所述同一条件是指:在构建固定设备A的信号路径传播模型和其他设备B的信号路径传播模型时,所处的环境和发射设备均保持一致,具体地,是指发射设备的信号初始传播能量Pt(d)相同即为同一发射设备;接收设备即固定设备A和其他设备B分别与发射设备之间的距离d相等;接收设备分别与发射设备之间的地板的总个数Nf相等;要求接收设备分别与发射设备之间的隔墙的总个数Np相等。
3.根据权利要求2所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,步骤S2中,所述信号路径传播模型为信号强度与距离d之间的m阶多项式函数,具体如下所示:其中,k表示第k阶,ak表示第k阶多项式系数,dk表示距离d的k次方,m表示多项式的总阶数,h(d)表示在距离d上经信号路径传播模型所得的即所应接收的信号强度,h(·)表示信号强度与距离之间的m阶多项式函数即信号路径传播模型。
4.根据权利要求3所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,步骤S2中,包括以下具体步骤:S21,在定位区域中的N个不同距离位置上,分别采集固定设备A和其他设备B所接收的信号强度,且固定设备A和其他设备B在每个距离位置上对于信号强度的采集均保持在同一条件下进行;
构建出距离d与固定设备A所接收的信号强度rssA之间的对应关系,即其中,N表示样本总数量,即共N个
不同距离位置;i表示第i个距离位置;di表示第i个距离位置与发射设备之间的距离, 表示在第i个距离位置上固定设备A所接收的信号强度;
构建出距离d与其它设备B所接收的信号强度信息rssB之间的对应关系,即其中, 表示在第i个距离位置上其他设备B所接收的信号强度;
S22,利用最小二乘分段多项式算法分别得到固定设备A的信号路径传播模型hA(·)和其他设备B的信号路径传播模型hB(·);
步骤S22中,求固定设备A的信号路径传播模型hA(·)的多项式系数 的值,包括以下具体步骤:S2201,根据信号路径传播模型hA(·),以及距离d与信号强度rssA的对应关系,构造固定设备A的平均损失函数IA:其中,hA(di)表示在距离di上固定设备A经信号路径传播模型所得的信号强度; 表示在第i个距离位置即距离di上固定设备A所接收的信号强度; 表示固定设备A的信号路径传播模型hA(·)的第k阶的多项式系数;dik表示距离di的k次方;
S2202,使固定设备A的平均损失函数IA的值最小,且在固定设备A的平均损失值最小的情况下,得到固定设备A的信号路径传播模型hA(·)的多项式系数 的值;具体方式为:固定设备A的平均损失函数IA对多项式系数 求导,并使其对应的导数等于0,且在导数等于0的条件下,求得多项式系数 的值,将上式转化为求线性方程组的解:
且 其中,x对应为矩阵中的下标数字,dix表示距离di的x次
方; 表示在第i个距离位置上固定设备A所接收的信号强度;
相对应的求得a0,a1,a2,…am,即固定设备A的信号路径传播模型hA(·)的多项式系数的值;
步骤S22中,求其他设备B的信号路径传播模型hB(·)的多项式系数 的值,包括以下具体步骤:S2211,根据信号路径传播模型hB(·),以及距离d与信号强度rssB的对应关系,构造其他设备B的平均损失函数IB:其中,hB(di)表示在距离di上其他设备B经信号路径传播模型所得的信号强度; 表示在第i个距离位置即距离di上其他设备B所接收的信号强度; 表示其他设备B的信号路径传播模型hB(·)的第k阶的多项式系数;dik表示距离di的k次方;
S2212,使其他设备B的平均损失函数IB的值最小,且在其他设备B的平均损失值最小的情况下,得到其他设备B的信号路径传播模型hB(·)的多项式系数 的值。具体方式为:用其他设备B的平均损失函数IB对多项式系数 求导,并使其对应的导数等于0,且在导数等于0的条件下,求得多项式系数 的值,同步骤S2202,将上式转化为求线性方程组的解:
且 其中,x对应为矩阵中的下标数字,dix表示距离di的x次
方, 表示在第i个距离位置上其他设备B所接收的信号强度;
相对应的求得a0,a1,a2,…am,即其他设备B的信号路径传播模型hB(·)的多项式系数的值;
步骤S22中,还分别对信号路径传播模型hA(·)、hB(·)的样本数据即信号强度rssA、信号强度rssB进行分段拟合处理,得到最佳的多项式总阶数m的取值,以及得到最佳的样本总数量N的取值;
从而得到固定设备A的信号路径传播模型hA(·),以及得到其他设备B的信号路径传播模型hB(·)后;且利用该信号路径传播模型hA(·)即可求得固定设备A在任意距离d上所应接收的信号强度即hA(d),以及利用该信号路径传播模型hB(·)即可求得其他设备B在任意距离d上所应接收的信号强度即hB(d)。
5.根据权利要求4所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,步骤S3中,构造设备转换模型具体方式如下所示:利用固定设备A的信号路径传播模型hA(·)和其他设备B的信号路径传播模型hB(·),构建出:在同一位置上即距离d上,固定设备A在该距离d上所应接收的信号强度即hA(d)与其他设备B在该距离d上所应接收的信号强度即hB(d)之间的对应关系,即:该对应关系 即为固定设备A与其他设备B之间的设备转换模型。
6.根据权利要求5所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,步骤S4中,对该定位设备的位置X进行定位的具体方式如下所示:先判断定位设备是否与固定设备A一致,若一致,则直接利用指纹定位数据库进行定位,即将该信号强度RSSX与指纹定位数据库中的各个指纹点的信号强度进行对比,以确定该定位设备的位置X的坐标;
若不一致,则利用固定设备A与该定位设备之间的设备转换模型,对该定位设备的信号强度RSSX进行转换,将信号强度RSSX转换为固定设备A在该同一位置X上所应接收的信号强度hA(X),再利用指纹定位数据库进行定位,即将转换完成后的信号强度即hA(X)与指纹定位数据库中的各个指纹点的信号强度进行对比,以确定该定位设备的位置X的坐标;
所述对比是指利用信号强度在指纹定位数据库进行定位,是在指纹定位数据库中找出与该位置X之间的欧式距离为最近的指纹点。
7.根据权利要求5所述的一种自适应设备转换的室内定位方法,其特征在于,采用华为荣耀8作为所述固定设备A;分别采用华为荣耀7C、小米note5A、魅族5作为所述其他设备B;
所述最佳的样本总数量为10,即N=10;所述最佳的多项式总阶数为5,即m=5。