基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的ap布置方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于无线电通信技术，具体涉及一种基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基 本限的AP布置方法。
【背景技术】
[0002] 随着可移动设备越来越广泛的应用W及无线网络的普及，用户对信息的即时性和 就地性的需求越来越强烈，因此基于位置的服务也备受关注。目前较为流行的无线定位系 统有全球定位系统GPS(Global化sitioning System)、蜂窝定位系统、蓝牙定位系统、射频 识别 RFID(Radio Rrequen巧 Identification)定位系统、Zi浊ee 定位系统W及 Wi-Fi 定 位系统。其中GI^S系统目前应用最为广泛，室外定位精度较高，但是单卫星信号在障碍物较 多的环境下，如高楼林立的城市街道或室内，信号会急剧减弱，导致系统难W工作；蜂窝无 线定位系统的定位精度较低，室外定位误差通常大于50米，对于定位精度要求较高的室内 场景无法适用；蓝牙、RFID和Zi浊ee技术一般比较适用于近距离定位的环境。因此，上述 定位技术不具有普适性，而需要寻找一种新的定位技术来代替或弥补各自的不足。同时，无 线局域网的不断普及给了 Wi-Fi定位技术很大的发展机会。
[0003] 在Wi-Fi定位系统中，位置指纹定位算法的精度较高且不需要添加额外的设备， 从而得到了较为广泛的应用。基于位置指纹定位算法主要分为两个阶段：离线阶段和在线 阶段。离线阶段，在目标区域内选择合适的参考点，并在参考点处测量来自每个AP的信号 强度值，建立指纹数据库。在线阶段，利用定位算法对接收端实时测量得到的信号值与指纹 数据库中已保存的信号数据进行匹配，估计终端位置。
[0004] 由于室内环境复杂多变，因此位置指纹定位算法的性能受多方面因素的影响。通 过分析对比影响位置指纹定位算法性能的因素，AP摆放位置对于定位误差有较大影响。在 现有算法中，为了优化AP摆放位置，其主要关注的有信号覆盖范围，服务质量，网络吞吐 量，信号传输速率W及覆盖范围内的信号差异性等因素。然而，现有算法没有能够很好地描 述AP摆放位置与位置指纹定位算法精度的数学依赖关系。因此，有必要开发一种基于费歇 尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方 法，能对AP位置进行优化，W提高位置指纹定位算法的精度。
[0006] 本发明所述的基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方法，包括W 下步骤：
[0007] 步骤一、利用费歇尔信息矩阵的特性，计算基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基 本限V ( 0 )，并将其作为基于模拟退火算法AP布置优化的目标函数f (W);
[0008] 步骤二、选定AP所有可能摆放位置，并将每个AP位置定义为模拟退火算法的一个 可能目标解W ;
[0009] 步骤H、设置初始温度T。，降温速度a w及终止温度L;
[0010] 步骤四、随机生成AP摆放位置初始解W，并计算当前AP摆放位置下的精度基本限 f (W),当自U温度T = T。；
[0011] 步骤五、扰动产生AP摆放位置新解W，并计算当前AP摆放位置下的精度基本限 f (W'）；
[001引步骤六、计算 A f, A f = f (W'）-f (W);
[0013] 步骤走、判断A f是否大于0 ;若是，则进入步骤八；若否，则进入步骤九；
[0014] 步骤八、生成一个0到1的随机数，然后判断cxp(-^)是否大于该个随机数；若 是，则进入步骤九；若否，则进入步骤十；
[00巧]步骤九、接受AP摆放位置的新解，即W = W'，f (W) = f (W'）；
[0016] 步骤十、判断是否达到迭代次数N ;若是，则进入步骤十一；若否，则迭代次数加1， 进入步骤五；
[0017] 步骤十一、判断当前温度T是否大于终止温度；若是，则进入步骤十二；若否，则进 入步骤十H;
[0018] 步骤十二、缓慢降低温度，即T = TXa，令迭代次数为N，进入步骤五；
[0019] 步骤十H、运算结束，返回最优的AP布置坐标；
[0020] 所述步骤一中基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基本限V( 0 )为利用费歇尔 信息矩阵计算得到位置指纹定位的精度下限，即平方位置误差界；e表示用户位置0 = (x，y) ;w表示AP布置位置。
[0021] 所述步骤一中，基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基本限v( 0)为：
[0022]
【主权项】
1. 一种基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方法，其特征在于，包括以 下步骤： 步骤一、利用费歇尔信息矩阵的特性，计算基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基本限 V ( Θ )，并将其作为基于模拟退火算法AP布置优化的目标函数f (w); 步骤二、选定AP所有可能摆放位置，并将每个AP位置定义为模拟退火算法的一个可能 目标解w ; 步骤三、设置初始温度Ttl，降温速度a以及终止温度Ts; 步骤四、随机生成AP摆放位置初始解w，并计算当前AP摆放位置下的精度基本限 f (W),当前温度T = Ttl; 步骤五、扰动产生AP摆放位置新解w'，并计算当前AP摆放位置下的精度基本限 f (w'); 步骤六、计算 Δ?·，Af = f(w'）-f(w); 步骤七、判断△ f是否大于〇 ;若是，则进入步骤八；若否，则进入步骤九； 步骤八、生成一个O到1的随机数，然后判断exp(-f )是否大于这个随机数；若是，则 进入步骤九；若否，则进入步骤十； 步骤九、接受AP摆放位置的新解，即w = w'，f (w) = f(w'）； 步骤十、判断是否达到迭代次数N ;若是，则进入步骤十一；若否，则迭代次数加1，进入 步骤五； 步骤十一、判断当前温度T是否大于终止温度；若是，则进入步骤十二；若否，则进入步 骤十三； 步骤十二、缓慢降低温度，即T = TXa，令迭代次数为N，进入步骤五； 步骤十三、运算结束，返回最优的AP布置坐标； 所述步骤一中基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基本限V( Θ )为利用费歇尔信息矩 阵计算得到位置指纹定位的精度下限，即平方位置误差界；Θ表示用户位置Θ = (x，y) ;w 表不AP布置位置。
2. 根据权利要求1所述的基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方法，其 特征在于： 所述步骤一中，基于费歇尔信息矩阵位置指纹精度基本限V( Θ )为：
其中，η表示整个目标区域内参考点的个数；
a ik表示第i个用户位置与第k个AP位置连线与地面的夹角；m表示AP的个数；Θ i表 不第i个用户的位置^i= (XiJi) =^(Xi-A) Y+(.v,.-.Vi.; Xi和Yi表不第i个用户 (1〇/? V 的横、纵坐标；Xk和yk表示第k个AP的横、纵坐标；P= ; 〇表示服从高斯分布 V σ In 10 J 噪声的标准差；β表示传播模型中，路径损耗指数。
【专利摘要】本发明公开了一种基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的AP布置方法，通过分析费歇尔信息矩阵的特性，利用其计算指纹定位精度基本限；采用定量分析不同AP摆放位置对指纹定位精度基本限的影响，根据AP摆放位置与基于费歇尔信息矩阵指纹定位精度基本限的关系，利用模拟退火算法对AP位置进行优化；本发明提高了位置指纹定位算法的精度。
【IPC分类】H04W16-18
【公开号】CN104661232
【申请号】CN201410609167
【发明人】周牧, 邱枫, 田增山, 蒋青, 周非, 范馨月, 张巧, 向铭
【申请人】重庆邮电大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年10月31日