[发明专利]一种iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法

权利要求书

1.一种基于NSGA-II算法的iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤一：将室内待部署iBeacon基站的区域，按1米×1米划分成网格，每个网格按行列编上编号(i,j)，区域平面图最左上角的网格编号为(0,0)，其余的依次累加“1”，每个网格内都有可能部署一个iBeacon基站；

步骤二：将整个区域的网格利用二进制编码，转换成NSGA-II算法的基因序列，序列中“1”代表部署iBeacon基站，“0”代表没有部署；随机初始化iBeacon基站的部署方案，以待测点与基站平均最短距离和部署成本为优化目标进行优化，最终生成iBeacon基站的部署方案最优集；

其中，步骤二包括：

(1)将室内待部署iBeacon基站1米×1米网格区域，视为二维数组，将其按行转化为一维数组，作为遗传算法二进制编码的基因序列，同时记录每个基因在二维数组中的行列编号(i，j)；

(2)以随机法进行种群初始化，即基因序列中随机函数生成“0”、“1”，“1”代表部署iBeacon基站，“0”代表没有部署；

(3)以待测点与iBeacon基站的平均距离越短，收到的信号越强，从而获得待测点位置的精度越高为假设前提，确定iBeacon基站的部署方案的优化目标，或者以部署方案的成本最小化为假设前提，确定确定iBeacon基站的部署方案的优化目标；

(4)生成的种群中每个个体由优化目标计算评价后，利用快速非支配排序算法进行排序，按次序使个体两两配对进行交叉变异，从而生成下一代种群；

(5)根据步骤(4)不断进行遗传进化，直至达到设定的迭代终止条件，最终获得的新一代种群即为最优集；步骤三：根据部署精度、成本等需求，从最优集中选择相应的iBeacon基站部署方案，将所有iBeacon设备的Minor号设置成唯一的编号，同时记录iBeacon设备所在网格的编号，即坐标数据，这些iBeacon设备的Minor号、坐标数据等属性存储在数据服务器中；

步骤四：用户携带装有iBeacon信号接收处理App的智能手机，进入待定位区域，智能手机通过App识别周围iBeacon基站发送的广播帧，基于广播帧中的信号强度进行排序，选取信号最强的4个iBeacon基站，根据经验模型将这4个iBeacon基站信号强度转换成待定位点与对应基站的距离d1,d2,d3,d4；

步骤五：待定位点坐标计算，可以分为两种方式：一是以智能手机将计算出的4个距离d1,d2,d3,d4，发送至服务器端，由服务器按照一定的计算方式进行计算，获得待定位点的坐标，然后发送至智能手机端，在App地图中显示；二是通过App打包下载服务器端有关iBeacon基站的属性数据，以及4个距离d1,d2,d3,d4，用于计算待定位点坐标，直接通过App在手机端计算，计算方式与服务器上的计算方式相同，然后在App地图中显示。

2.如权利要求1所述的基于NSGA-II算法的iBeacon基站空间布局优化及室内定位方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程如下：

以待测点与iBeacon基站的平均距离越短，收到的信号越强，从而获得待测点位置的精度越高为假设前提，确定iBeacon基站的部署方案的一个优化目标，待测点与基站平均最短距离的计算方式如下：

其中，F_xd是整个区域中所有待测点与基站平均距离，n是这个区域的待测点个数，F_d是区域中某个待测点与基站平均距离，m是待测点周围一定范围内的iBeacon基站个数，m大于或等于4，d是待测点与其周围某个基站之间的距离，(x′，y′)为某基站的坐标，(x，y)为待测点坐标；

另一个优化目标为部署方案的成本最小化，其计算方式如下：

min(F_cost)＝min(k×a) (4)

其中，k表示部署方案中的iBeacon基站个数，a表示部署单个iBeacon基站的成本。