1.基于转移概率热点映射的室内WLAN增广流形对齐定位方法,其特征在于,包括以下步骤:A、对定位目标区域进行划分以得到物理环境图,同时通过对用户运动行为的观测,得到所划分物理子区域间的转移分布;
B、在定位目标区域内采集RSS序列并利用相关性测序方法得到信号图,同时统计所有RSS序列在信号图中的转移分布;
C、利用所得转移分布得到概率转移矩阵,以建立信号图到物理环境图的热点映射关系;
D、对于新采集的RSS,根据热点映射关系判断其所属的物理子区域;
E、根据所属物理子区域的标记点指纹及定位目标区域中的位置坐标集,利用增广流形对齐方法进行定位。
2.根据权利要求1所述的基于转移概率热点映射的室内WLAN增广流形对齐定位方法,其特征在于,所述步骤A包括:步骤一、将定位目标区域划分为a个物理子区域,同时在定位目标区域中均匀标记位置坐标点,记位置坐标点集合为{(hp1,vp2)}(1≤p≤V),其中,hp1为第p个位置坐标的横坐标,vp2为第p个位置坐标的纵坐标,V为位置坐标的数目;
步骤二、根据各物理子区域的邻接关系,将定位目标区域表示为各物理子区域连通的物理环境图;
步骤三、对定位目标区域中用户的运动行为进行观测,得到用户在各个物理子区域间的运动分布Tkl(1≤k,l≤a),其中,Tkl表示用户从第k个物理子区域运动到第l个物理子区域的统计次数;
所述步骤B包括:
步骤四、在定位目标区域中采集j条RSS序列 其中,Li为第i条RSS序列的长度,即包含RSS样本的个数,RSSim=(rssim1,rssim2,...,rssims)(1≤m≤Li),s为AP个数,rssims"(1≤s"≤s)为第i条RSS序列内第m个RSS样本中来自第s"个AP的RSS值;
步骤五、在第n(1≤n≤a)个物理子区域An中均匀标记ln个标记点,标记点的位置坐标包含于位置坐标点集{(hp1,vp2)}(1≤p≤V)中,并在每个标记点处采集N个RSS样本,将N个RSS样本的均值作为该标记点的指纹,记每个区域内标记点的指纹集合为{RSSnq=(rssnq1,rssnq2,...,rssnqs)}(1≤q≤ln),其中,RSSnq表示第n个物理子区域中第q个标记点的指纹;
步骤六、建立相关性测序函数,对集合 中两两不同的RSS序列进行相关性测序,确定不同RSS序列间的相关位置对集合{Lrt}(1≤r≠t≤j),其中,Lrt为第r条和第t条RSS序列间的相关位置对,Lrt={(Rru,Rrv,Rtx,Rty)}(1≤u,v≤Lr,1≤x,y≤Lt)表示第r条RSS序列中第u个和第v个RSS样本与第t条RSS序列中第x个和第y个RSS样本之间具有相关性,Lr和Lt分别为第r条和第t条RSS序列的长度;
步骤七、对于{Lrt}中相关位置对(Rru,Rrv,Rtx,Rty)所对应的RSS相关类{RSSru,RSSrv,RSStx,RSSty},若存在相关位置对(Rr'u',Rr'v',Rt'x',Rt'y')(1≤r'≠t'≤j,1≤u',v'≤Lr',1≤x',y'≤Lt')所对应的RSS相关类{RSSr'u',RSSr'v',RSSt'x',RSSt'y'}中包含相同的RSS样本,即其中,Lr'和Lt'分别为第r'条和第t'条RSS序列的长度,则将RSS相关类{RSSru,RSSrv,RSStx,RSSty}和{RSSr'u',RSSr'v',RSSt'x',RSSt'y'}进行合并,直至所有RSS相关类间不存在非空交集,记Cw(1≤w≤z)表示最终得到的第w个RSS相关类,z为最终得到的RSS相关类的数目;
步骤八、在RSS序列 中,将每一段连续采集且不包含于任意RSS相关类的RSS样本{RSSic'}(1≤c'≤Li)构成一个RSS类,记 表示 中第e个RSS类,g为RSS类的数目;
步骤九、将 所对应的RSS 相关类和 RSS类统称为类在类集合 中,两个类存在连接关系当且仅
当某条RSS序列内存在两个连续的RSS样本分别包含于这两个类中;
步骤十、将类集合 中的每一个类作为节点,类之间的连接关系作为边,构建信号图;
步骤十一、统计类集合 中不同类之间的转移次数,其中,存在一次类 到类 的转移当且仅当某条RSS序列内两个连续的RSS样本先后分别包含于 和 中,记 为类到类 的转移次数;
所述步骤C包括:
步骤十二、根据所述步骤三所得Tkl与所述步骤十一所得 分别构建概率转移矩阵PA与PS,并按热度从大到小准则,分别得到物理环境图和信号图中各个节点的热度排序,同时,将信号图中的每个节点映射到物理环境图中热度排序相同的节点;
所述步骤D包括:
步骤十三、对于新采集的RSS样本(rss1,rss2,...,rsss),计算其与类集合中所有类的类心的欧氏距离,其中,类 的类心定义为类 包含的 个RSS样本的均值,得到与其具有最小欧氏距离的类心,并将新采集的RSS样本归属到该类心所对应的类,同时,根据信号图到物理环境图的热点映射关系,确定目标所在的物理子区域;
所述步骤E包括:
步骤十四、根据所属物理子区域中的标记点指纹{RSSnq=(rssnq1,rssnq2,...,rssnqs)}(1≤q≤ln)和定位目标区域的位置坐标集{(hp1,vp2)}(1≤p≤V),利用增广流形对齐方法,估计目标位置。
3.根据权利要求2所述的基于转移概率热点映射的室内WLAN增广流形对齐定位方法,其特征在于,所述步骤十二包括:步骤12a、令用户在tz≥0时刻位于物理子区域An的概率为Ptz(An),定义如下递推式:其中, Tηl为用户从第η个物理子区域运动到第l个物理子区域的统计次数,区域指示函数 表示如下:
步骤12b、构建概率转移关系:
Ptz+1=PAPtz;
T T
其中,Ptz=[Ptz(1),Ptz(2),...,Ptz(a)], 且PA=θ(M+ec /a)+(1-θ)eeT/a;
其中,0≤θ≤1, M为a×a的矩阵且对于M中第k行第l列的元素T
c=[in1,in2,...,ina]且
tz T
步骤12c、由于Ptz=PA P0,所以P=limtz→∞Ptz=[P(1),P(2),...,P(a)] ,于是得到各个物理子区域的热度P(n),其中,当P(n)值越大,物理子区域An的热度也就越大;
步骤12d、同理,令用户采集信号样本(rss1,rss2,...,rsss)在tz时刻与 的类心的欧式距离最小的概率为 定义如下递推式:其中, 类指示函数 表示如下:
步骤12e、构建概率转移关系:
P'tz+1=PsP'tz;
T
其 中,P' tz= [P' tz(1),P' tz(2),...,P' tz(z+g)] ,且Ps=θ(M'+e'c'T/(z+g))+(1-θ)e'e'T/(z+g);
其中, M'为(z+g)×(z+g)的矩阵且对于M'中第c3行第c4列的元素c'=[in'1,in'2,...,in'(z+g)]T且tz
步骤12f、由于P'tz=Ps P'0,所以P'=limtz→∞P'tz=[P'(1),P'(2),...,P'(z+g)]T,于是得到信号图中各个类的热度P'(c3),其中,当P'(c3)值越大,类c3的热度也就越大;
步骤12g、分别将P和P'中的元素从大到小排序,记排序后的P和P'分别为PRank和T
P'Rank,其中,PRank=[PRank(1),PRank(2),...,PRank(a)],P'Rank=[P'Rank(1),P'Rank(2),...,P'RTank(z+g)],且分别满足PRank(1)≥PRank(2)≥...≥PRank(a),P'Rank(1)≥P'Rank(2)≥...≥P'Rank(z+g),将P'Rank(c3)映射到与其具有相同热度排序的PRank(n),即类c3在信号图中的排序等于子区域n在物理环境图中的排序。
4.根据权利要求3所述的基于转移概率热点映射的室内WLAN增广流形对齐定位方法,其特征在于,所述步骤十四包括:步骤14a、将位置坐标集{(hp1,vp2)}(1≤p≤V)中元素的顺序进行调整,使得标记点指纹{RSSnq=(rssnq1,rssnq2,...,rssnqs)}(1≤q≤ln)所对应的位置坐标依次为记调整后的位置坐标集为{(h'p1,v'p2)}(1≤p≤V);
步骤14b、将用户新采集RSS样本(rss1,rss2,...,rsss)与{RSSnq=(rssnq1,rssnq
2,...,rssnqs)}(1≤q≤ln)构成新的指纹集{RSS'nQ=(rss'nQ1,rss'nQ2,...,rss'nQs)}(1≤Q≤ln+1),其中,RSS'nQ=RSSnQ(1≤Q≤ln),步骤14c、对位置坐标集{(h'p1,v'p2)}(1≤p≤V)进行增广处理,使得集合元素的维度由2维增加至s维,得到增广位置坐标集,增广后的位置坐标集为步骤14d、构建增广位置坐标集所对应的V×V权重矩阵W,其中,W中元素且
步骤14e、构建指纹集{RSS'nQ}(1≤Q≤ln+1)所对应的(ln+1)×(ln+1)权重矩 阵 W',其 中,W'中 元 素 且
步骤14f、计算关于W的对角矩阵D,其中,D中元素 且步骤14g、计算关于W'的对角矩阵D',其中,D'中元素 且步骤14h、得到矩阵L=D-W和L'=D'-W';
步骤14i、将矩阵L进行分块,具体形式为:其中,
且
步骤14j、将矩阵L'进行分块,具体形式为:其中,
且
步骤14k、构造新矩阵L”,其形式为:
其中,λ=(ln+1)/(V+ln+1),λ'=V/(V+ln+1), 及 分别为1×(V-ln)和(V-ln)×1的零矩阵;
步骤14l、计算L”的di个非零特征值λ”1,λ”2,...,λ”di>0,满足L”xU=λ”UxU(1≤U≤di),其中,xU为特征值λ”U对应的(V+1)×1的矢量;
步骤14m、构建降维后矩阵x'=[x1,x2,...,xdi],记x'Z(1≤Z≤V+1)为x'的第Z行;
步骤14n、计算x'V+1与 的欧氏距离
其中,x'Zdi'为x'中第Z行第di'列元素,令x'的前V行中与x'V+1欧式距离最小的mi个行矢量依次位于第m1,m2,...,mmi行,则将增广位置坐标集{(h'p1,v'p2)}(1≤p≤V)中元素 的均值作为用户的估计位置(est,est'),即