一种基于快速正交搜索的WLAN室内定位方法

发布时间：2021-01-25 06:38

　　信道状态信息相比经典WLAN定位系统中使用的接收信号强度更能反映各天线、各子载波的信道状态。由于信道状态信息数据量大,时变性强,不同子载波上的特征对定位性能的贡献大小不尽相同,直接使用原始数据进行定位对定位性能有很大影响。提出一种基于快速正交搜索算法的改进WLAN室内定位方法。定位系统利用无线网卡采集各天线和子载波信道状态信息,通过预处理和快速正交搜索算法进行特征提取和权值计算,结合不同特征权重进行概率模型估计,实现定位。实验结果表明,该设计方法在定位精度、运算速度和复杂度上优于几种传统的定位方式,定位性能良好。 

【文章来源】：信息工程大学学报. 2019,20(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

基于WLAN的改进定位系统模型

每个特征向量对应的Qm可视为其影响因子大小，通过按Qm大小重排并选取前L个特征向量即可重新构建指纹库，实现指纹库的降维。图2所示为构建指纹库的算法具体流程。按照上述算法流程可将Qm的计算简化为两个相关运算和一个乘法运算，计算复杂度大大降低。对于维度为N×M的原始数据矩阵，N表示原始特征数，M表示采样点总数。首先遍历所有特征列，求解每个特征列与其它特征列的相关运算结果，以及计算正交因子与权值系数。之后按照权值大小排列，选取前L个特征作为重构指纹库，每次相关复杂度应为M2，总共需要N(N-1)次相关，则算法的时间复杂度为O(N·N(N-1)·M2)。

定位系统由接入点和移动端组成，其中接入点采用安装了3天线Atheros AR9850无线网卡的台式电脑，移动终端采用安装了2天线Atheros AR5B22无线网卡的笔记本电脑。接入点通过IEEE 802.11n协议向移动端定时发送固定长度数据包，移动端接收数据包并解析相应数据。通过Atheros AR5B22无线网卡的PCIe接口和Linux下的开源驱动[12]可实现对20 MHz带宽信号中56个子载波全部信道状态信息的抓取，并以10 bit精度量化存储。设备和协议参数详见表1。按表1所示参数进行实验，每次采样得到的CSI原始指纹数据量为3×2×(56×2)×10=840Byte。相同条件下采用信号接收强度得到的数据量为3×2×10=7.5 Byte。文中所提算法可有效降低信道状态信息指纹的数据量，经过特征提取、筛选与权值计算，重构得到的指纹数据库数据量为3×2×L×10(bit/采样点)，相比处理前数据量降低了2L倍。


本文编号：2998766