[发明专利]一种基于卡方距离及灵敏度法则的无线局域网室内定位方法

摘要

本发明公开了一种基于卡方距离及灵敏度法则的无线局域网室内定位方法，对无线局域网环境下的室内人员/资产进行定位，属于无线通信的技术领域。在定位实际应用中经典欧式距离法的度量方式只考虑各实际位置点RSSI向量之间的绝对距离，往往忽视各实际位置点RSSI向量之间的相对距离；并且只能给各AP赋予相同的权重。为克服欧式距离法的不足，本发明提出了首先利用位置指纹信息建立参考点的指纹信息和测试点的指纹信息，然后利用更能反映特征量之间相对距离的卡方距离并结合灵敏度法则对各AP权重进行修正，得出在当前定位环境中各AP在定位系统中的贡献，然后用加权后的卡方距离依据各参考点的指纹信息计算待定位点的位置。

主权项

一种基于卡方距离及灵敏度法则的无线局域网室内定位方法，其特征在于，步骤如下：A、在无线局域网室内定位中利用卡方距离替代欧式距离进行定位运算；B、将定位系统分为离线训练和在线定位两个阶段：在离线训练阶段，把采集的位置指纹信息分为两类：参考点的指纹信息和测试点的指纹信息；利用参考点和测试点的指纹信息依据卡方距离和灵敏度法则对AP的权重进行修正；C、在线定位阶段，运用步骤B加权后的卡方距离依据参考点的指纹信息计算待定位点的坐标；所述步骤A为：在无线局域网室内定位中利用卡方距离进行定位运算，如式(4)所示：$d(x,y)=\underset{q=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{(x_q-y_q)}^2}{(x_q+y_q)}---\left(4\right)$在定位环境中，x_q和y_q分别为两个不同的实际位置点RSSI向量的第q个元素，即来自第q个AP的RSSI值；所述步骤B为：步骤A卡方距离体现了各实际位置点接收来自各AP的RSSI值组成的RSSI向量之间的相对关系，但对每个AP赋予相同的权重，在室内无线局域网定位的实际环境中是不同AP对定位的贡献不同，在卡方距离的基础上采用灵敏度法则对不同的AP赋予不同的权重，AP权重的计算方法如下所示：利用采集的位置指纹信息建立位置指纹库，把位置指纹信息分为参考点的指纹信息和测试点的指纹信息；首先利用卡方距离依据参考点的指纹信息对测试点进行定位，当某测试点RSSI向量和某参考点RSSI向量之间的卡方距离为最大，它们的实际物理距离为非最小时，即视为该测试点定位错误，统计定位错误的测试点个数n；每次在定位系统中去除第q(q＝1,2,...,L)个AP，再用上述方法对测试点进行定位，统计定位错误的测试点个数n_q；然后计算u_q＝n_q/n，当n_q＝0或n＝0时，u_q＝1；n_q越大说明定位误差越大，也就说明第q个AP对定位的贡献就越大；n_q越小定位误差越小，说明第q个AP对定位的贡献就越小；最后第q个AP的定位权重定义为式(5)$w_q=\frac{u_q}{\underset{g=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{u}_g},q=\mathrm{1,2},...,L---\left(5\right)$其中w_q满足$\underset{q=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w}_q=1;$所述步骤C为：离线训练阶段采用卡方距离结合灵敏度法则计算在实际定位环境中不同AP的权重，在在线定位阶段依据参考点的指纹信息对用户设备进行定位；在线定位阶段根据权重修正后的卡方距离计算待定位点RSSI向量和各参考点RSSI向量之间的距离，具体计算方式如式(6)所示：$d(x,y)=\underset{q=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{w}_q\frac{{(x_q-y_q)}^2}{(x_q+y_q)}---\left(6\right)$其中w_q为当前定位系统中第q个AP的权重，x_q和y_q分别为待定位点RSSI向量的第q个元素和参考点RSSI向量的第q个元素，即来自第q个AP的RSSI值；然后选取d(x,y)值较大的K，K≥2个参考点作为预定位点，利用式(7)计算最终的定位结果；$(a,b)=\frac{1}{K}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(a_i,b_i)---\left(7\right)$其中(a_i,b_i)为预定位点i的坐标。