1.基于随机用户信号逻辑图映射的室内WLAN定位方法,其特征在于步骤如下:步骤一:用户在定位目标区域内随机采集若干条接收信号强度序列Sj={RSSj1,…,RSSjM}(j=1,…,z),其中,M为序列长度,即接收信号强度矢量个数;z为序列条数;RSSjk=(RSSjk1,…,RSSjkn)(k=1,…,M)为第j条序列中第k个接收信号强度矢量;n为AP个数;RSSjkr(r=1,…,n)为第j条序列第k个接收信号强度矢量中来自第r个AP的信号强度值;
步骤二:在Sj中,利用时间戳升序排列,将每条信号强度矢量重构为一条混合矢量步骤三:分别对 中的时间戳和接收信号强度矢量进行加权,加权系数分别为wts和wrss,wts+wrss=1,得到步骤四:对Sj中混合矢量 进行谱聚类,得到Sj中每条混合矢量的聚类号;
步骤五:利用中值滤波,修正每条混合矢量的聚类号及相应类心;
步骤六:根据Sj中相邻聚类之间的转移关系,以连接图的形式得到Sj的类转移图;
步骤七:重复步骤二至步骤六,得到所有接收信号强度序列的类转移图;
步骤八:对每条类转移图进行序号标记,得到类转移图序号1,…,t,其中,t为类转移图个数;
步骤九:从序号为1的类转移图开始,按序号顺序依次把每个类转移图作为第一参考序列,设定类合并门限Sth,逐一计算非第一参考序列与第一参考序列中各类之间的欧式距离;
步骤十:合并欧氏距离二范数小于Sth的类,且合并后的类心定义为合并前不同类的类心均值;
步骤十一:以数值±1为步长调整Sth取值,使得得到的各合并图为全连通图,即完成序列拼接;
步骤十二:重复步骤九至步骤十一,使得所有的类转移图都已被选作为第一参考序列,此时得到的所有合并图构成了待筛选信号逻辑图集合,其中,每个合并图定义为一个信号逻辑图,信号逻辑图中的每个节点定义为一个逻辑节点;
步骤十三:将定位目标区域的每个叉路口作为区域边界进行子区域划分,并对每个子区域进行序号标记;
步骤十四:根据各子区域的邻接关系,将定位目标区域表示为各子区域连通的物理环境图;
步骤十五:在定位目标区域内选择少量标记位置点CP,且保证标记位置点个数少于子区域个数;
步骤十六:在各标记位置点处采集一定数目的来自不同AP的信号强度矢量,并将其均值矢量作为各标记位置点的代表矢量RV;
步骤十七:计算与每个RV欧式距离最小的逻辑节点,并定义此逻辑节点为该RV所对应子区域存在的映射关系,剔除包含与2个或以上不同子区域存在映射关系的逻辑节点所对应的信号逻辑图;
步骤十八:利用映射准则,得到所有未剔除信号逻辑图,以及相应的与物理环境图的映射关系;
步骤十九:选择对于所有标记点具有最高平均定位精度的信号逻辑图,作为最优信号逻辑图,其中,每个标记点的定位精度定义为在该标记点上采集的正确映射到所属子区域的信号强度矢量个数与信号强度矢量总数的比值;
步骤二十:得到最优信号逻辑图,以及该最优信号逻辑图到物理环境图的映射关系;
步骤二十一:根据用户新采集的信号强度矢量,在最优信号逻辑图中计算出与新采集信号强度矢量具有最小欧式距离的逻辑节点;
步骤二十二:根据最优信号逻辑图到物理环境图的映射关系,估计用户所处的子区域。
2.根据权利要求1所述的基于随机用户信号逻辑图映射的室内WLAN定位方法,其特征在于步骤四的对每条信号强度序列中的混合矢量进行谱聚类处理,以得到序列中不同混合矢量的聚类号,过程如下:步骤四一:对于Sj,构建邻接矩阵Mwa,如下式:
其中,wpq为Sj中 与 的相似度,且
其中,||·||表示二范数计算;
步骤四二:设定相似度门限thw,当wpq<thw时,令wpq=0;
步骤四三:将Mwa中的每一列求和,得到 构造M×M的对角矩阵Dm,如下:
步骤四四:计算拉普拉斯算子L:
L=Dm-Mwa 公式四
步骤四五:计算L的c个最小特征值{vh}(h=1,…,c)及相应的c个特征向量Vh=(eh1,…,ehM)T,其中,vh为第h个特征值,Vh为第h个特征值所对应的特征向量,ehd(d=1,…,M)为第h个特征向量中第d个分量,将c个特征向量构成一个M×c矩阵Mr,如下:Mr=(V1,…,Vc) 公式五
步骤四六:将Mr中的每一行定义为一个混合矢量的重构矢量,从而得到M个重构矢量Nd=(ned1,…,nedc),将M个重构矢量进行K均值聚类,以得到M个混合矢量的聚类号和类心。
3.根据权利要求1所述的基于随机用户信号逻辑图映射的室内WLAN定位方法,其特征在于步骤十八利用映射准则,得到所有未剔除信号逻辑图,以及相应的与物理环境图的映射关系,过程如下:步骤十八一:计算物理环境图中各子区域的邻接度AD(Adjacent Degree),各子区域的AD定义为该子区域和其邻接子区域所邻接的子区域个数总和,此外,计算得到最大ADAmag和最小ADAmig;
步骤十八二:对于第x(x=1,…,y)个未剔除信号逻辑图Gx,其中,y为未剔除信号逻辑图个数,计算Gx中所有逻辑节点的AD,各逻辑节点的AD定义为该逻辑节点和其邻接逻辑节点所邻接的逻辑节点个数总和;
步骤十八三:计算得到Gx中的最大ADAmal和最小ADAmil,对于任意逻辑节点的ADVADl,利用公式六,将其修正为VADg,如下:步骤十八四:选择物理环境图中与VADg距离最小的AD所对应的子区域,作为该逻辑节点的初始映射子区域,即此逻辑节点与该子区域具有初始映射关系;
步骤十八五:重复步骤十八二至步骤十八四,可得所有未剔除信号逻辑图与物理环境图的初始映射关系;
对于上述得到的初始映射关系,利用中心点进行校正,以得到最终的映射关系;
步骤十八六:在物理环境图中,寻找每个子区域到其它子区域的Floyd最短路径,对于一个给定的子区域,定义其所对应的中心区域为该子区域到其它子区域的Floyd最短路径的公共区域,当不存在此公共区域时,则此区域的中心区域不存在;
步骤十八七:在每个未剔除信号逻辑图中,根据步骤十八六,寻找每个逻辑节点到其它逻辑节点的Floyd最短路径,对于一个给定的逻辑节点,定义其所对应的中心逻辑节点为该逻辑节点到其它逻辑节点的Floyd最短路径的公共逻辑节点;当不存在此公共逻辑节点时,则此逻辑节点的中心逻辑节点不存在;
步骤十八八:对于逻辑图中映射到物理环境图中非公共区域的公共逻辑节点,将其所映射的子区域修正为与其VADg距离最小的AD所对应的公共区域;此处的距离为两者之差的绝对值;
步骤十八九:重复步骤十八七和步骤十八八,完成对所有初始映射关系的校正;
至此完成了未剔除信号逻辑图与物理环境图的映射关系。
4.根据权利要求3所述的基于随机用户信号逻辑图映射的室内WLAN定位方法,其特征在于步骤十八六中,一个区域到另一个区域的Floyd最短路径确定方法如下:步骤十八六一:定义区域Phpi(pi=1,…,A)(Phpi∈{1,…,A})到区域Phpj(pj=1,…,A)(Phpj∈{1,…,A})的距离为d(Phpi,Phpj)此处的距离表示Phpi到Phpj经过的区域中不包括源点的区域个数;定义区域Phpi到Phpj之间的路径中插入的所有区域的集合为r(Phpi,Phpj);定义w(Phpi,Phpj)为区域Phpi与Phpj之间的邻接关系,当区域Phpi与Phpj邻接时,w(Phpi,Phpj)=
1否则w(Phpi,Phpj)=0;
步骤十八六二:对于所有的Phpi与Phpj,设定初值d(Phpi,Phpj)=w(Phpi,Phpj);r(Phpi,Phpj)={Phpj};
kin=1,其中kin为区域Phpi到Phpj之间的路径中插入的区域号;
步骤十八六三:若d(Phpi,kin)+s(kin,Phpj)<d(Phpi,Phpj)则d(Phpi,Phpj)=d(Phpi,kin)+d(kin,Phpj),并将kin记入r(Phpi,Phpj)中;
否则保持所有参数不变;
步骤十八六四:若kin=A,则停止操作,否则kin=kin+1并返回步骤十八六三。