《激光杂志》2014 年第35 卷第7 期 LASERNAL(Vol.35.No.7.2014)
1.新疆大学信息科学与工程学院,乌鲁木齐 830046;
2.中国移动通信集团新疆有限公司,乌鲁木齐 830063
摘要:位置指纹法定位中所建立的位置指纹库能否正确反映指纹信号与位置之间的映射关系将影响最终
定位效果。本文将一种改进的 K-means 聚类算法运用于 WLAN 室内指纹数据库的建立,较之传统 K-means 聚
类算法所建立的指纹数据库,采用了改进 K-means 聚类算法所建立起来的指纹数据库优化了初始聚类中心选
择方法及准则函数,避免了被聚类的指纹数据陷入局部解现象。实验结果表明:本文所提算法建立的指纹数据
库可提高 WLAN 室内定位精度,缩短定位时间。
关键词:无线通信技术;WLAN 定位;位置指纹;K-means 聚类算法;数据挖掘
DOI 编码:doi:10.3969/j.issn.0253-2743.2014.07.011
中图分类号:TP181 文献标识码:A 文章编号:0253-2743(2014)07-011-04
Indoor positioning performance of WLAN based on improved K-means algorithmIndoor positioning performance of WLAN based on improved K-means algorithm
CHEN Wang
1
, JIA Zhen-hong
1
, QIN Xi-zhong
1
, CAO Chuan-ling
2
, CHANG Chun
2
1.School of Information Science and Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830046, China;
2.Subsidiary company of China mobile in Xinjiang, Urumqi 830063, China
Abstract:Abstract: Whether positioning fingerprint database is created in location fingerprinting position can accurately
reflect the mapping relationship between the position and the fingerprints signal and it will affect the final precise of
positioning. In this paper, an improved K-means clustering algorithm is used to build WLAN indoor fingerprint data-
base. Compared with the fingerprint database built by traditional K-means clustering algorithm, the improved algo-
rithm enables the database to avoid being trapped in local optimum by the application on the optimization of the
method of the selection of initial database cluster center and the criteria function. Experimental results show that pro-
posed algorithm which yield fingerprint database improves the accuracy of WLAN indoor positioning and shorts the
running time.
Key words:Key words: Wireless communications technology; WLAN positioning; Position fingerprints; K-means cluster-
ing algorithm; Data mining
基于改进K-means 聚类算法的室内WLAN 定位研究
收稿日期:2014-04-21
基金项目:中国移动通信集团新疆有限公司研究发展基金项目 (项
目编号:XJM2013-01) .
陈 望
1
,贾振红
1
,覃锡忠
1
,曹传玲
2
,常 春
2
陈 望:基于改进K-means 聚类算法的室内WLAN 定位研究
近年来,随着无线业务的飞速增长,人们对基于
位置服务的需求与日俱增,尤其是对复杂的,动态的
室内用户位置定位服务。而在实际情况中,卫星信号
在室内环境下受到遮蔽,基于 GPS 的室内定位系统其
精度往往不高
[1]
。随着无线局域网(WLAN)在城市建
筑物内的广泛建立,无线局域网接入点(AP)定时发送
含有接收信号强度(RSS)的信标信息,为室内 WLAN
位置指纹定位法的实现提供了理论依据
[2]
。
相比于到达角度定位法(angel of arrival,AOA)
[3,4]
、
到达时间定位法 (time of arrival,TOA )
[5]
等室内定位
法,室内位置指纹定位法具有实现方法简单、定位成
本低等优点。利用室内位置指纹法进行定位,其工作
过程一般分为两个阶段:离线阶段和在线阶段。离线
阶段,在待定位区域所采集样本信号值,利用采集到
的数据建立位置指纹数据库。在线阶段实时采集信
号,将其与离线阶段所构建的位置指纹数据库进行匹
配,获得定位目标的估计位置。室内人员存在相对运
动,将会导致采集的指纹信号的强度值波动幅度增
大,所建立的位置指纹数据库无法满足室内定位要
求,进而严重影响室内位置指纹法的定位精度
[6]
。目
前,最常用的位置指纹数据库建立方法是使用聚类算
法对采集得到的样本信号数据进行聚类并提取各子
类特征数据。
针对经典 K-means 聚类算法在建立指纹数据库
上的不足
[7]
,本文将一种改进的 K-means 聚类算法应
用到室内位置指纹数据库的建立上。实验结果表明:
与经典 K-means 聚类算法建立的室内位置指纹数据
库相比,改进的 K-means 聚类算法所建立起来的室内
位置指纹数据库反映出的实际位置信息与指纹数据
间的映射关系更加逼近于真实情况。
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