李嬌

【摘要】一些大家被所熟知的基于TOA，TDOA，AOA，RSSI等室內(nèi)定位的方法已經(jīng)被研究了多年，雖然有些難點還未能攻克，但已經(jīng)鉆研得比較成熟了，而電力線高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)是一個正在發(fā)展中的嶄新學(xué)科，可以嘗試將其與室內(nèi)定位結(jié)合起來作為一個新興的領(lǐng)域，開啟室內(nèi)定位的另一個新的天地。本研究將根據(jù)現(xiàn)有的電力線通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，提出基于電力線的室內(nèi)定位技術(shù)，并對其進行了較深入、系統(tǒng)的研究，并針對定位準(zhǔn)確度、移動設(shè)備環(huán)境影響方面存在的問題，采用人工智能和數(shù)據(jù)挖掘理論，提出了相應(yīng)的解決方案。通過算法比較和實驗分析，證明了方案的有效性和可行性。從支持向量機方法入手，安裝支持向量機相關(guān)的插件，對樣本信號強度數(shù)據(jù)進行分類和預(yù)測，并比較一般支持向量機和最小二乘向量機的分類預(yù)測效果，結(jié)果表明，最小二乘向量機的效果較好。

【關(guān)鍵詞】室內(nèi)定位電力線支持向量機最小二乘支持向量機

一、概述

目前國外在電力線定位方面，Patel等人提出的了一種利用住宅電力線的電力線定位系統(tǒng)[1]。在他們的系統(tǒng)中，采用了兩個信號發(fā)生器同時在電力線上面，發(fā)送音頻信號。根據(jù)兩個信號在不同地方產(chǎn)生不同的信號強度，通過RSSI建立信號圖，利用指紋識別技術(shù)來達(dá)到定位房間和房間內(nèi)的定位要求。

Erich P. Stuntebeck等在他們文章中驗證了文獻[1]中定位系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行了改進[1]，稱之為寬帶電力線定位系統(tǒng)（WPLP），不再僅僅利用兩個頻率的信號，而是將44個不同頻率信號加到電力線上。國內(nèi)目前尚無人在室內(nèi)電力線定位領(lǐng)域做相關(guān)研究。

二、問題描述

Patel等人的文章中著重提出的是通過RSSI建立信號圖，利用k-最近鄰分類的方法對未知節(jié)點的位置進行定位，由于國外的房間電力線的走向比較明確，即是沿著房間的邊緣進行走線，這樣可以做到在房間角落測得的信號強度遠(yuǎn)大于房間中心的信號強度，但在國內(nèi)電力線的布局達(dá)不到這樣的要求，因此使用k-最近鄰分類方法對數(shù)據(jù)進行分析將產(chǎn)生嚴(yán)重的誤差?；趯颖痉诸惖膯l(fā)，該文章提出利用信號圖對已知位置進行分類，建立起對應(yīng)關(guān)系，并對下一個到來的信號進行判斷，屬于哪一類別來判定是哪個位置。

最小二乘支持向量機（lssvm）估計算法[2]

最小二乘支持向量機的思想和標(biāo)準(zhǔn)的支持向量機相同，只是在利用結(jié)構(gòu)風(fēng)險原則時，在優(yōu)化目標(biāo)中選取了不同的損失函數(shù)，它們分別為誤差孜i（允許錯分的松弛變量）和誤差孜i的二范數(shù)。

對標(biāo)準(zhǔn)的支持向量機，優(yōu)化問題為

四、實驗驗證

在實驗室里，利用自制的信號發(fā)生器插入插座，通過電力線輻射信號，再用自制的接收器接收信號，在4x8的網(wǎng)格（行列相聚1.5米）交點處記錄下信號強度的大小，建立數(shù)據(jù)庫。在matlab軟件里安裝lssvm的工具包，initlssvm語句使采集到的數(shù)據(jù)建立模型，trainlssvm語句訓(xùn)練數(shù)據(jù)，再用simlssvm語句預(yù)測輸出數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示如下：

把Libsvm-mat-2.91-1插件安裝在matlab的工具箱中，則可直接調(diào)用svmtrain語句建立輸入輸出數(shù)據(jù)的模型，再調(diào)用svmpredict語句預(yù)測下一個樣本數(shù)據(jù)屬于哪一個類，仿真可知分類效果很好，預(yù)測效果不好，如下圖所示。

五、結(jié)論

本文對室內(nèi)定位提出了一種新的思路，利用電力線來傳播信號，用電力線傳播信號的弊端很多，容易受外界環(huán)境的影響，因此考慮樣本分類的方法即采用基于支持向量機方法對信號進行分類定位，這能較好的進行室內(nèi)定位，利用電力線進行室內(nèi)定位這個方法還不成熟，還有很多需要解決的難題，我們下一步的工作就是在不同頻段進行輻射信號來進行定位。

參考文獻

[1] Sung-Tsun Shih，Kunta Hsieh，Pei-Yuan Chen.An Improvement Approach of Indoor Location Sensing Using Active RFID.icicic， First International Conference on Innovative Computing， Information and Control-Volume II（ICICIC06），2006： 453-456.

[2]閻威武，邵惠鶴，支持向量機和最小二乘支持向量機的比較及應(yīng)用研究，控制與決策，2002.1.4：356-359.