一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法
【專利摘要】一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，涉及一種室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，屬于室內(nèi)指紋定位【技術領域】。它解決了現(xiàn)有的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)中指紋圖的建立工作量大，驗證指紋圖采集密度和定位算法等因素對定位結果的影響時采集數(shù)據(jù)量大的問題。本發(fā)明基于Matlab2008實現(xiàn)，包括兩部分的內(nèi)容。第一部分是室內(nèi)電磁波傳播模型的建立，利用它可以模擬室內(nèi)任意一點的信號強度；第二部分是定位方法的實現(xiàn)，以第一部分的模型為基礎，進行環(huán)境設置、指紋圖采集、定位和誤差統(tǒng)計，從而達到對算法性能的仿真驗證。本發(fā)明主要適用于基于WLAN的室內(nèi)指紋定位【技術領域】。
【專利說明】—種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，屬于室內(nèi)指紋定位【技術領域】。
【背景技術】
[0002]指紋定位技術使用已有的無線局域網(wǎng)，在室內(nèi)定位系統(tǒng)中得到廣泛應用。由于室內(nèi)環(huán)境的復雜性，單純依靠三角學的定位手段受到極大制約，而指紋定位技術則被認為是室內(nèi)定位技術的發(fā)展方向。指紋定位技術包含兩個階段。第一個階段稱為離線訓練階段，在待測環(huán)境中均勻選定一些點，依次測量它們的信號強度向量，得到了環(huán)境中信號強度的分布，即指紋圖。第二個階段稱為在線定位階段，接收機測量接收信號的強度，把它與預先存儲的指紋圖進行對比，計算出自身的位置?；贗EEE802.11協(xié)議的WLAN有著極為廣泛的分布，不論在公園、社區(qū)、摩天大樓，還是普通人的家中?；赪LAN的定位服務為用戶提供位置信息，這在WLAN覆蓋范圍內(nèi)有著極為廣泛的應用，比如，為旅行者指路，定位某個會議房間，找到某人等等。事實上，指紋定位并非一定要依賴WLAN,還有基于紅外線或Zigbee的系統(tǒng)，它們也都有各自的優(yōu)勢，但分布不如WLAN廣泛。而且，定位系統(tǒng)也不一定非要基于RSS(接收信號強度)，還可以使用到達時間(AOT)和到達角(AOA)，但它們都需要額外的硬件支持，與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性差。
[0003]指紋定位的基本原理，就是在一定區(qū)域內(nèi)安置M個AP，然后均勻選擇一些測試點，在每個測試點處測量M個AP的信號強度，得到M個值組成的向量，即RSS，從而生成指紋圖。這也就完成了離線階段的訓練。然后進入在線定位階段，在要定位的位置上測量RSS向量，然后比較這一向量與指紋圖中的向量，找到最相近的一個或幾個，則認為待測點在對應的這些測試點附近。這里最主要的問題就是如何比較兩個向量的相似度。通常而言選取歐氏距離，歐氏距離越小則兩個向量相似度越大。最常用的是WkNN算法，它選取前k個歐氏距離最小的點，把歐氏距離的倒數(shù)作為加權值，求取這k個點的加權平均值，作為定位結果。
[0004]在指紋定位系統(tǒng)中，最大的工作量來源于指紋圖的建立。為了驗證一種算法(比如WkNN，即加權k臨近算法)的效果，需要進行大量的實際測量。此外，如果想驗證指紋圖采集密度對定位結果的影響，需要進行很密集的采集，比如每0.5m采樣一次。但即便如此，數(shù)據(jù)量也還是不夠大。本發(fā)明通過模擬電磁環(huán)境來建立指紋圖，貼近現(xiàn)實環(huán)境，可以很方便的完成室內(nèi)定位系統(tǒng)的仿真，也方便了對各種算法的驗證。指紋圖的采集密度也可以任意調節(jié)，還可以很方便的更改仿真參數(shù)、環(huán)境結構參數(shù)等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，以解決針對現(xiàn)有的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)中指紋圖的建立工作量大，驗證指紋圖采集密度和定位算法等因素對定位結果的影響時采集數(shù)據(jù)量大的問題。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
[0007]本發(fā)明所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，是按照以下步驟實現(xiàn)的:
[0008]步驟A、室內(nèi)電磁波傳播模型的建立，即待測點信號強度的仿真:
[0009]設待測點坐標為(X，y)，AP,即WIFI接入點的坐標為(xap，yap)，具體過程如下:
[0010]步驟Al、計算待測點與AP之間的距離d:
[0011]
【權利要求】
1.一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于所述仿真方法的實現(xiàn)是按照以下步驟進行的: 步驟A、室內(nèi)電磁波傳播模型的建立，即待測點信號強度的仿真: 設待測點坐標為(X，y), AP,即WIFI接入點的坐標為(xap，yap)，具體過程如下: 步驟Al、計算待測點與AP之間的距離d:
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于步驟A2中所述的判斷某點與AP之間隔著的墻的數(shù)目I和門的數(shù)目h的具體方法如下:把墻或門看成一條線段，設其兩個端點的坐標為[Xl，yJ，[x2，y2]，AP與待測點連接成一條線段，設其兩個端點的坐標為[x3，y3]，[x4，y4]，用幾何方法判斷二者是否相交:首先計算兩條線段的共線標志flag，
flag= (X1-X2).(y3_y4) ~ (X3-X4).(y「y2) (⑵ 利用共線標志flag，判斷兩線段是否共線，若flag=0，則二者共線，信號不穿過障礙物，否則計算兩線段所在直線的交點(X，y)，解下面的方程即可:
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于步驟BI中所述M大于等于3的自然數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于步驟B3中所述的每個點仿真T次，T不小于100次。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于步驟B4中所述的定位過程中仿真Ts次，Ts不小于1000次。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于Matlab2008的室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的仿真方法，其特征在于步驟B6中所述的k為3 到5的整數(shù)。
【文檔編號】H04B17/00GK103941225SQ201410161052
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】韓帥, 鞏紫君, 陳雷, 鄒德岳, 孟維曉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學