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专利号: 2021101607492
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种改进WKNN的室内定位方法,其特征在于,包括如下步骤:

1)将室内场景划分为k个定位区域,并给予标签1、2、3……k;

2)在每个定位区域中进行栅栏化,确立参考点,并记录参考点的位置信息,如第i个参考点坐标为pi=(xi,yi),通过移动设备每隔ΔT采集当前参考点的RSS,第i参考点的RSS记为:Si={Si,1,Si,2,...,Si,j,...,Si,z},其中,z为无线接入点AP的数量,si,j表示第i参考点接收到的第j个无线接入点AP的RSS;Si,j={Si,j,1,Si,j,2,...,Si,j,x,...,Si,j,t},t表示采集的次数;

3)通过无线接入点AP选择策略,选出用于定位的无线接入点AP子集;

所述AP选择策略包括以下步骤:

3.1)对采集到的RSS数据进行去噪处理:对每一个si,j进行高斯滤波,t为 采 集次 数 ,测量 结 果 f (S i ,j ) 的 密 度函 数 为将0.6≤f(Si,j)≤1,0.15σ1+μ≤f(Si,j)≤0.39σ1+μ,将此范围内的Si,j,g值取出做平均处理为当前RSS值,即第j个AP信息为Sj={RSSj,1,RSSj,2,...,RSSj,n},其中n为参考点的个数;

3.2)补全缺失数据:AP在第x参考点缺失的数据为RSSj,x=RSSj,min‑(RSSj,min2‑RSSj,min),RSSj,min表示该AP在所有参考点中的最小数值,RSSj,min2表示该AP在所有参考点中第二小的数值;

3.3)设置一个集合Cq,并令 计算每个AP信号的出现频率,并设置阈值σ2,如果则舍弃当前AP;否则进入集合Cq中,其中g为参考点的个数,Nj表示当该参考点有RSS数据,且该数据大于>‑80db,则为1,否则为0;

3.4)设置一个集合Cr,并令

3.5)分别找到APi,APj离源头最近点F,APi,APj的F点分别记为iF和jF;

所述步骤3.5)包括以下步骤:

3.5.1)分别判断APi,APj取得前三最大RSS值的参考点q、w、e是否小于阈值σ3,dq,w是参考点q和参考点w的位置距离,dq,e是参考点q和参考点e的位置距离,dw,e是参考点w和参考点e的位置距离;

3.5.2)如果dq,w<σ3且dq,e<σ3且dw,e<σ3,只有两个满足,一个不满足,则源头接近两个满足中共有的参考点,如:dq,w<σ3且dq,e<σ3但是dw,e>=σ3,则q的坐标(xq,yq)为F;

3.5.3)如果dq,w<σ3且dq,e<σ3且dw,e<σ3,只有1个满足,两个不满足,如dq,w<σ3但是dq,e>σ3,dw,e>=σ3,则源头在坐标q与w之间,记F为

3.5.4)如果dq,w<σ3且dq,e<σ3且dw,e<σ3,三个都不满足,则根据RSS大小值的顺序,找到另一个能符合3.5.2)或3.5.3)的点,并记下它的左边为F;

3.5.5)如果dq,w<σ3且dq,e<σ3且dw,e<σ3,三个都满足,则有最大RSS值的参考点坐标为F;

3.6)设置阈值σ4,σ5, 如d1<σ4

且d2<σ5,则将APi,APj放入到Cr中;

3.7)集合Cr中若一个AP具有多个标签,则将此AP和与它具有相同标签的AP重置一个相同标签;

3.8)对于Cr中相同的标签根据参考点得分能力T来进行筛选,对于同一标签,保留其得分最大的AP放入集合Cq中,其他的则舍弃;记APi在第i个参考点得分能力为RSSi是第i参考点上的RSS值,RSSmax是该AP所有参考点中RSS的最大值,RSSmin是该AP所有参考点中RSS的最小值,di,iF是第i个参考点到点F的距离;APi总得分能力

3.9)对集合Cq中所有AP计算其参考点总得分能力Tall,并按照降序进行排列;

3.10)根据定位区域大小,确定参与定位的AP数量,并从AP集合中依序选取用于定位的无线接入点AP子集;

4)将每个参考点信息作为一个指纹存入指纹数据库中;

5)用户通过携带的移动设备采集定位点的RSS;

6)利用AP子集和RSS值计算每个定位区域得分,判断最高得分是否为单区域,找出AP子集的RSS值,确定定位点所属的定位区域;

7)通过定位点与参考点之间波峰波谷值的数量差异,找出与定位点相似的参考点;

8)在指纹数据库中找到与步骤5)中采集到的RSS值的欧氏距离最近的k条指纹,利用归一化和wasserstein距离,并判定是否为相似参考点进行加权,将k条指纹所对应的位置坐标加距离权重作为用户当前的位置。

2.如权利要求1所述的一种改进WKNN的室内定位方法,其特征在于,所述步骤6)包括以下步骤:

6.1)在每一个定位区域中分别标记该定位区域选出的AP在此定位区域中的最大值与最小值,记APj,max为第j个AP的最大值,记APj,min为第j个AP的最小值;

6.2)将采集到的定位点的RSS信息,根据MAC地址,选出相同MAC地址的AP的RSS,记为xtp=(RSStp,1,RSStp,2,...,RSStp,j,RSStp,m),m为步骤3)中选出的用于定位的AP的数量;

6.3)设置score=0,如果APj,min≤RSStp,j≤APj,max,则score=score+1,直至把m个AP全部比对完成,计算总得分score;

6.4)按此方法循环比对完所有定位区域,计算出每个定位区域的得分;

6.5)选出得分最高的定位区域,并记录下6.2)中xtp值;

6.6)若存在同分情况,观察同分定位区域是否相邻,若相邻,则记录同分定位区域及

6.2)中所选出来的RSS值,若不相邻,则跳回至步骤6重新采集。

3.如权利要求1所述的一种改进WKNN的室内定位方法,其特征在于,所述步骤7)包括如下步骤:

7.1)设置一个集合Cz,并令

7.2)进行可能参考点判定,令j=1,2,…,m,记下所有满足RSStp,j‑1≤RSStp,j≤RSStp,j+1或者RSStp,j‑1≤RSStp,j≤RSStp,j+1j的值,并将满足的个数记为g1,

7.3)对于步骤7.2)中所有满足的j值,与第i个参考点进行比对,RSSi,j‑1≤RSSi,j≤RSSi,j+1或者RSSi,j‑1≥RSSi,j≥RSSi,j+1,令g2=0,对于每满足一个j值,则g2=g2+1,如果不满足,但此时|RSSi,j‑1‑RSSi,j|<5或者|RSSi,j+1‑RSSi,j|<5,此时g2=g2+1;

7.4)令g1‑g2=σ6,如果 则将第i个参考点标号放入集合Cz中,m为选出的用于定位的AP的数量。

4.如权利要求1所述的一种改进WKNN的室内定位方法,其特征在于,所述步骤8)包括如下步骤:当步骤6)中的最高得分是单区域时:

8.1)设与定位点的RSS地址相同MAC地址的AP的RSS为xtp,把指纹数据库中参考点数据T生成矩阵xrp=[x1,x2,...,xi,...,xg] 中,其中xi是第i个参考点,xi=(RSSi,1,RSSi,2,...,RSSi,j,...,RSSi,m),RSSi,j表示第i个参考点上第j个AP的RSS值,m为选出的用于定位的AP的数量,定位点数据生成行向量xtp=(RSStp,1,RSStp,2,...,RSStp,j,RSStp,m);

8.2)设置一个集合Cp,并令

8.3)分别计算xtp和指纹数据库中每个参考点的欧式距离,xtp和指纹数据库中的第i个参考点欧式距离 选取前最小K个参考点,并记下其参考点标号,并将这K个参考点的数据存入Cp中,与Cz中参考点标号比较相同参考点数量,记为U;

8.4)对于Cp中的每个参考点和定位点中的数据进行归一化,得到新的值RSSNEWi,j,RSSNEWtp,j; 其中RSSi,j为第i个参考点上第j个AP的RSS值,RSSi,min为第i个参考点上最小的RSS值,RSSi,max为第i个参考点上最大的RSS值;RSStp,j为定位点上第j个AP的RSS值,RSStp,min为定位点上最小的RSS值,RSStp,max为定位点上最大的RSS值;

8 .5) 计 算定 位点 与Cp 中第 i个参 考点的 Wa ss er ste in 距离 为

8.6)设置循环次数K次,计算出定位点与每个参考点的每个Wasserstein距离;

8.7)基于Wasserstein距离生成权重

8.8)定位位置 其中当正在计算的参考点中的标号在Cz中时,V取否则V取 Zi为第i个Wasserstein距离生成的权重,(xi,yi)是第i个参考点坐标;

当步骤6)中最高得分不是单区域时

8.1)记录下每个区域的xtp,则xtp=(xtp1,xtp2,...,xtpc,...,xtpL),L为最高得分为同分的定位区域的数量;

8.2)设置一个集合Cp,Cp=(Cp1,Cp2,...,Cpc,...,CpL)并令

8.3)分别计算xtp和指纹数据库中每个参考点的欧式距离,xtp和指纹数据库中的第i个参考点欧式距离 选取前最小K个参考点,并记下其参考点标号,并将这K个参考点的数据存入Cpc中,与Cz中参考点标号比较相同参考点数量,记为U;

8.4)对于Cpc中的每个参考点和定位点中的数据进行归一化,得到新的值RSSNEWi,j,RSSNEWtp,j; 其中RSSi,j为第i个参考点上第j个AP的RSS值,RSSi,min为第i个参考点上最小的RSS值,RSSi,max为第i个参考点上最大的RSS值;RSStp,j为定位点上第j个AP的RSS值,RSStp,min为定位点上最小的RSS值,RSStp,max为定位点上最大的RSS值;

8 .5)计 算定位点与C pc中第i个 参考点的Wa ssers tein距离 为

8.6)设置循环次数K次,计算出定位点与每个参考点的每个Wasserstein距离;

8.7)基于Wasserstein距离生成权重

8.8)定位位置 其中当正在计算的参考点中的标号在Cz中时,V取否则V取 Zi为第i个Wasserstein距离生成的权重,(xi,yi)是第i个参考点坐标;

8.9)定位位置