[发明专利]基于孪生网络的指纹室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于孪生网络的指纹室内定位方法，有效提升了在在较难采集样本的室内定位环境的定位准确率。技术方案为：1)构建指纹室内定位系统；2)对室内定位区域进行划分；3)估计每个参考点的信道状态信息；4)计算每个参考点的指纹；5)构造训练集和验证集；6)对孪生网络模型进行训练；7)构造待定位点的信道状态信息样本对集合；8)获取待定位点位置。本发明基于指纹室内定位方法，考虑训练集较小时，传统的分类方法很难训练出能较为准确的分类模型的问题，构造样本对，有效提升了孪生网络的训练集大小，训练出的模型有更强的分类能力。用于有较难采集样本的室内环境中，适于室内救援及大型场所中人员定位等场景。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及指纹室内定位方法，具体是一种基于孪生网络的指纹室内定位方法。可适用于具有较少障碍物的室内场景中，尤其是在较难采集信息的室内场景中，能给用户提供精准的定位以及良好的用户体验。

背景技术

随着通信技术的发展，基于位置的服务已经成为了一个新兴的移动互联网产业，并具有良好的发展前景。因此，快速并且准确地获得移动终端的位置信息的需求变得日益迫切。定位信息还可以用来支持基于位置的业务和改善网络管理，提高位置服务的质量和网络性能。所以，在无线网络中能够快速、准确、稳定地获取位置信息的定位技术及其相关的定位系统已经成为当前的研究热点。目前室外定位技术如卫星定位的精度已经可以达到厘米级，但在室内环境下，尚无较为经济且成熟的方案，主要是因为室内定位的环境复杂、干扰源多、直达波路径缺失、多径传播、环境易变等特点。由于建筑物的遮蔽，卫星信号穿透建筑物的损耗太大，定位能力大大降低，所以卫星定位方法不适合在室内环境中定位。除了对定位纯技术方面的要求，一些人为的制约因素，比如安全性，隐私保护性等，也对室内定位体系提出了新的挑战。目前常用的室内定位方法定位准确率都还不够高，因此需要寻找新的方法或者优化现有的定位方法满足人们对定位的需求。

从信号测量方法来划分，无线室内定位方法技术可以分为四种：基于到达时间测量、基于到达角度测量、基于到达时间差测量和基于信号强度测量定位方法。相比于其余的三种无线室内定位方法，基于信号强度测量定位方法具有更高的室内定位准确率。

基于信号强度的定位分为信号传输损耗法和位置指纹定位法。信号传输损耗法首先建立接收信号强度指示RSSI—距离模型，据此可将接收信号强度指示RSSI转化为相应的距离值，得到待测位置到各个接入点AP的距离，再用三边定位法求得待测点位置。指纹定位法使用与所有参考点的信道状态信息CSI描述物理位置，将所有参考点的信道状态信息CSI汇总成指纹数据库，在在线匹配阶段，通过在某一点测量得到的信道状态信息CSI值，根据匹配算法进行位置匹配，进而推断出测试点的具体位置。信号传输损耗法需要建立较为准确的无线传播损耗模型，受无线室内环境影响较大，位置指纹定位法利用指纹数据描述参考点的特征，相比于信号传输损耗法受室内环境影响较小。

与常用的分类方法如基于最近邻、卷积神经网络、支持向量机等分类方法相比，孪生网络不仅对大样本数据集有较强的分类能力，对于小样本数据集也具有较高的分类能力，通过将具有多类别的样本数据集中某一类别的样本集视为正样本集，其余样本的样本集视为该类别的负样本集，间接地扩充了每一类别的样本集，并能更精准地分辨出两输入样本是否具有相同标签，因此能够在小样本数据集场景下进行精准分类。