[发明专利]一种基于可信位置指纹的室内定位方法

说明书

本发明公开了一种基于可信位置指纹的室内定位方法，该定位方法在更新指纹库时让采样点对锚节点AP进行投票处理，根据锚节点AP的得票数计算锚节点AP的权重，进而得到锚节点AP受环境影响的程度以及是恶意锚节点AP的可能性，以此来决定该锚节点AP在此次定位过程中的贡献值，达到降低恶意锚节点AP对定位的影响，提高定位的安全性和精度的作用。相比于传统的指纹库定位方法，本发明不仅对指纹库进行了更新处理，提高了指纹库的准确性，而且在更新过程中加入了投票机制，识别环境中的恶意节点，实现系统的安全定位。

技术领域

本发明涉及无线网络安全定位领域，特别涉及一种基于可信位置指纹的室内定位方法。

背景技术

在无线网络中，位置信息对检测活动至关重要。一段时间以来，无线定位领域的研究主要集中于如何提高定位精确度和能量有效性，各种各样的室内定位技术层出不穷。然而，由于无线网络的开放性和无人看护性使定位过程所依据的各种信号很容易被外界篡改，定位过程容易遭受来自内部和外部的攻击。攻击产生的错误定位结果可能导致网络定位功能失效和监测结果出错，进而破坏基于位置信息的应用程序的有效性。因此，如何为存在敌对可能的无线网络提供安全的定位系统，是一个必须解决的关键问题。

现有的定位技术,特别是基于RSS的定位技术,信号易受环境影响,同时对于人为破坏信号强度的抵抗能力不强。一些安全定位协议往往基于距离界定技术，但是对于室内定位目前采用的位置指纹定位算法，往往没有考虑安全因素。因此当环境中存在攻击时，例如重放攻击，它会使得在同一个位置接收到的信号强度发生变化。信号受到重放攻击时，基于位置指纹的定位算法往往缺乏有效的应对手段，定位系统的准确性便会受到严重的影响。因此，有必要设计一种基于位置指纹的安全定位方法用于室内定位。

发明内容

为了解决在基于指纹库的定位方法中，可能会由于AP受到基于信号强度的攻击，而导致指纹库中或待定位位置指纹序列中存在不可信的位置指纹的问题，本发明提出了一种基于可信位置指纹的室内定位方法。

当前国内外针对无线网络定位的不同技术提出了各种各样的安全算法。本发明从基于指纹库的定位系统实际遇到的问题出发，借鉴了安全算法中投票机制的思想，以提高系统识别恶意AP的能力为目标，针对AP容易受到篡改AP发射功率、重放信号强度等改变接收信号强度的攻击，探究了环境因素和恶意攻击对信号影响的区别，设计了在受到信号强度攻击时仍能保证定位系统安全性的定位算法。

一种基于可信位置指纹的室内定位方法，包括离线阶段和在线阶段；

1)离线阶段：采集离线的指纹信息，建立离线指纹库；

所述离线指纹库包括离线RSS观测矩阵、RSS波动矩阵以及采样点距离矩阵，其中，RSS波动矩阵中每个元素的取值为采样点进行多次RSS采样时的RSS标准差；

2)在线阶段：

2.1)在待定位节点位置获取锚节点的RSS信息，同时重新计算采样点的RSS波动矩阵；

重新计算采样点的RSS波动矩阵是为了解决在线和离线阶段的时间差异及在此期间可能出现恶意攻击的问题；

2.2)基于更新的RSS波动矩阵，对锚节点的可信度进行投票：当波动矩阵中的元素变化量超过设定的波动阈值时，该元素对应的采样点为对应的锚节点进行波动投票；

2.3)利用锚节点可信度构建锚节点可信权值，进行指纹匹配，选取指纹匹配度较高的采样点的指纹，对待定位节点进行定位，比较当前定位结果与前一次定位结果之间定位误差，当更新次数达到设定的更新次数，或定位误差δ<T时，返回定位误差最小的估计位置，得到精确定位的结果，保存定位误差最小的RSS观测矩阵和波动矩阵，否则，进入2.4)；

2.4)对位于待定位节点上一次定位位置所需锚节点的通信范围中的采样点进行RSS值更新，同时更新待定位区域中样本点的RSS值和RSS波动矩阵，返回2.2)。