基于图像边缘检测信号相关性的室内WLAN信号地图绘制与映射方法

摘要

本发明涉及一种基于图像边缘检测信号相关性的室内WLAN信号地图绘制与映射方法，该方法首先利用随机用户采集的接收信号强度RSS序列，通过谱聚类构建各RSS序列的聚类图；其次，利用图像边缘检测法，构建随机用户在定位目标区域内的信号逻辑图；再者，根据相应的映射准则，建立信号逻辑图中的RSS聚类节点到物理环境图中的区域位置节点之间的映射；最终利用信号逻辑图到物理环境图的映射关系，实现对目标用户的位置估计，同时利用绘图技术对信号逻辑图及物理环境图进行绘制，提高了图的可读性，使得信号逻辑图及物理环境图中各节点的连接关系更加明晰。

主权项

基于图像边缘检测信号相关性的室内WLAN信号地图绘制与映射方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一：用户在定位目标区域内随机采集若干条WLAN接收信号强度序列为其中，M_j为第j条序列的序列长度，z为序列条数；RSS_jk＝(RSS_jk1,…,RSS_jkn)(k＝1,…,M_j)为第j条序列中第k个接收信号强度矢量；n为AP个数；RSS_jkr(r＝1,…,n)为第j条序列第k个接收信号强度矢量中第r个AP的信号强度值；步骤二：根据时间戳顺序对S_j中接收信号强度矢量进行升序排列；将第j条序列中第k个接收信号强度矢量重构为新的n+1维矢量步骤三：对中所包含的时间戳信息和接收信号强度信息进行加权，得到混合矢量其中加权系数为w_ts和w_rss，w_ts+w_rss＝1；步骤四：对混合矢量进行谱聚类，得到S_j中每条混合矢量的聚类号；步骤五：通过中值滤波方法，修正每条混合矢量的聚类号及相应类心；步骤六：根据S_j中相邻聚类之间的转移关系，以连接图的形式得到S_j的类转移图；步骤七：重复步骤2)至步骤6)，得到所有接收信号强度序列的类转移图；步骤八：通过图像边缘检测技术，确定所有类转移图中类间距离小于门限s_td的类，合并相应的类，对所有离散的类转移图进行拼接，得到待筛选的信号逻辑图；步骤九：将定位目标区域内的每个物理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；记区域标号为1,…,A，其中A表示所有的子区域的个数；步骤十：根据各子区域的物理邻接关系，将定位目标区域表示为一副由各子区域连通的物理环境图；步骤十一：在定位目标区域内选择少量标记位置点CP，且保证标记位置点的个数少于子区域个数；步骤十二：在各标记位置点处采集NR个来自不同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；步骤十三：在每个逻辑图中，计算与RV中每个元素Mrss_nc与逻辑图中各类心的欧式距离其中，表示Mrss_nc与第zj个逻辑图中的第f₃个类心之间的欧氏距离，为第zj个逻辑图中的第f₃个类心；选择与Mrss_nc欧式距离最小的类心所对应的逻辑节点为该RV中元素Mrss_nc所对应子区域cp_nc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；步骤十四：根据步骤十三得到所有未剔除信号逻辑图，利用映射准则，得到所有未剔除的信号逻辑图，以及相应的与物理环境图的映射关系；步骤十五：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，其中，表示第x个逻辑图的映射关系中第nc个标记点上的定位精度，为第nc个标记点上采集的NR个接收信号强度矢量中能够映射到cp_nc的接收信号强度矢量的个数；所有标记点的平均定位精度${\mathrm{por}}_{\mathrm{mean}}^x=\frac{1}{\mathrm{NC}}{\Sigma }_{\mathrm{nc}=1}^{\mathrm{NC}}{\mathrm{pro}}_{\mathrm{nc}}^x;$步骤十六：根据步骤十五，选择最大的逻辑图作为最优信号逻辑图，根据步骤十四所确定的映射准则，得到最优信号逻辑图到物理环境图的映射关系ma∈{1,…,Nod^cet})；表示第cet个逻辑图，Nod^cet表示第cet个逻辑图中的逻辑节点个数；步骤十七：利用Graph Drawing正交算法，对最优信号逻辑图及物理环境图进行绘制；步骤十八：根据终端新采集的信号强度矢量，在最优信号逻辑图中，计算得到与新采集信号强度矢量具有最小欧式距离的逻辑节点；步骤十九：根据最优信号逻辑图到物理环境图的映射关系，估计终端所在的子区域。