一种基于复合指纹特征的WiFi指纹定位方法与流程

文档序号:18237915发布日期:2019-07-24 08:49阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于复合指纹特征的WiFi指纹定位方法,其特征在于,包括初始配置阶段、离线采样阶段和在线实时定位阶段;

一、在初始配置阶段,预先配置如下信息:

1)WiFi部署区域地图绘制;在地图上标记出无线AP的安装位置,并将无线AP位置、AP MAC地址保存到AP部署信息数据库;

2)选定采样终端,将采样终端MAC地址及其终端类型保存到采样终端信息数据库, 从而建立采样终端MAC和制造商对应关系的MAC-制造商数据库;

二、在离线采样阶段,运行步骤如下:

1)在部署有WiFi网络的环境中,手持不同型号的移动终端到达特定位置,停止20-60s,以收集该位置的WiFi指纹特征,收集的指纹包括:

1-1)移动终端侧:移动终端通过安装采样APP调用系统API来收集周边部署的AP MAC地址、信号强度RSSI、SSID信息,同时附上当前时间戳,发送到定位服务器;移动终端通过其装配的方向传感器判断其所处方向,作为用户的方向,同时发送到定位服务器;

1-2)无线AP侧:无线AP采集采样终端的MAC地址、发射的信号强度RSSI,并记录采集时刻的时间戳以及AP MAC地址,发送到定位服务器;

2)定位服务器收到移动终端和无线AP发来的离线采样数据后,将同一采样时间段的采样值取平均值,并将同一位置的不同信息聚合,存储到离线指纹数据库中,并把这种结合上述信息的位置指纹称为复合指纹;

三、在线实时定位阶段,对于任意待定位终端,进入无线部署区域,并连接上WiFi,安装定位APP,具体步骤如下:

1)移动终端进入无线部署区域后,定位APP采集周边的无线AP的信号强度RSSI、MAC地址,连同使用本地方向传感器采集的方向数据,与采集时间戳一同发送到定位服务器;

2)无线AP采集移动终端的MAC地址、信号强度RSSI,与采集时间戳一起发送到定位服务器;

3)定位服务器收到移动终端和无线AP发送的数据后,缓存到HASH表中,HASH表以< 终端MAC,AP MAC>作为索引键值key,value部分包含移动终端类型、两个RSSI值以及移动终端角度;

4)定位服务器程序将3-5s缓存的RSSI、移动终端角度数据取平均值,作为待匹配识别的特征;

5)根据移动终端型号,查询离线指纹数据库,如果有该型号的终端离线指纹,则使用这些记录,并跳转到步骤8),否则下一步;

6)根据终端MAC地址,寻找离线指纹数据库中,是否存在同一制造商的无线网卡记录,如果有,则使用这些记录,并跳转到步骤8),否则下一步;

7)使用离线指纹数据库中的所有记录;

8)针对对应实时指纹开始模式识别过程,使用kd-tree算法开始创建kd-tree;

9)在选定的指纹数据记录中,对于若干三维数据集合<RSSI1,RSSI2,angle>,选择具有最大方差的维度k,然后在该维度上选择中值m对该数据集合进行划分,小于该中值的为左子树,大于该中值的为右子树,从而得到两个子集合;同时创建一个树结点node,用于存储;

10)对两个子集合重复步骤9)的过程,直至所有子集合都不能再划分为止;如果某个子集合不能再划分时,则将该子集合中的数据保存到叶子节点,从而完成kd-tree的创建;

11)在创建好的kd-tree中,对于实时指纹特征数据<RSSI1,RSSI2,angle>,使用二叉树搜索方法,顺着搜索路径就能找到最邻近的近似点,也就是叶子节点;而找到的叶子节点并不一定就是最邻近的近似点,为了找到真正的最邻近的近似点,还需进行回溯操作:算法沿搜索路径反向查找是否有距离查询点更近的数据点;

12)找到k个最邻近的近似点,并读取离线指纹库条目中对应位置坐标;

13)使用k近邻加权算法,对k个坐标加权平均得出的坐标作为移动终端的估计位置;

上述步骤9)和步骤11)中所述的RSSI1为移动终端信号强度,所述的RSSI2为无线AP信号强度,所述的angle为用户方向夹角。

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