基于移動計算平臺的軌跡數據挖掘語義化感知技術研究

普樹芳

摘 ?要：如今智能手機的發展發生了質的飛越，無論是硬件技術還是軟件技術，雙核、四核智能手機在現今的人們看來已是很平常，操作系統也在更新換代，對于人工智能已不是遙不可及。智能手機平臺上的各種應用給人們提供了極大的便利。因此，利用智能手機來實現數字化軌跡感知正是適應了這一主流趨勢，充分拓展了智能手機的應用范圍。隨著人們對4A（anything，anywhere，anybody，anytime）位置信息的需求不斷增加，當前實時位置信息已成為人們最受關注的服務之一，現如今人們的活動范圍越來越大，隨之而來的是越來越多的不確定性。這種移動性和不確定性給數字化軌跡研究帶來了更多可能性，也讓位置感知計算推進了一大步。該技術通過GPS和WiFi進行結合，在不同的情景下使用不同的定位方式，以移動設備終端進行數據采集，對行為軌跡信息結構設計和語義化，便于用戶進行行為軌跡信息的分析查詢。

關鍵詞：位置感知計算 ?軌跡數據挖掘 ?GPS室外定位 ?WiFi室內定位

中圖分類號：TP311 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（c）-0023-02

近幾年，伴隨著智能手機的迅速發展，智能手機行業已經非常成熟，并且智能手機已經趨于一個穩定的方向發展。利用智能手機來實現數字化軌跡感知正是適應了這一主流趨勢，充分拓展了智能手機的應用范圍。要實現數字化軌跡研究正是用到了智能手機里的集成GPS傳感器和WiFi感知功能。

1 ?軌跡信息分析

戶外情景軌跡數據的采集是基于智能手機的集成GPS傳感器。GPS定位是通過衛星的瞬時位置利用空間距離后方交會的方法確定點的位置，其優點是經濟、快速、精度均勻，不受天氣和時間的影響，全天候工作。GPS定位由于其覆蓋面廣，且實時定位精度高，在戶外開放區域得到廣泛應用。GPS技術具有可控性和經濟性，因此GPS定位技術仍然是主流定位技術。

室內數字軌跡的采集是基于WiFi的感知交互功能。使用廣泛可用的WiFi系統進行定位是一種低成本且易于實現的技術。只需獲取WiFi熱點的MAC地址和一系列軟件和算法，就可對物理空間中狀態的變化進行檢測，并對其進行定位，再加上LBS服務業務模式的逐步成熟，根據WiFi的MAC地址來收集WiFi熱點的位置信息，收集到信息之后，通過網絡的服務器得到當前WiFi熱點的坐標。Android智能手機使用WiFi方式定位的時候通過手機終端此刻所連接WiFi網絡的信息去訪問網絡上面的定位服務，借此來實現對移動設備終端位置信息的獲取。

在上述兩種定位技術的支持下，該系統用于獲取用戶的位置信息，并根據用戶在環境中的位置和空間關系的變化進行語義分析，并可對用戶的行為軌跡信息進行分析。這些軌跡信息不僅可以定位用戶本身，而且可以幫助我們找到失蹤人員。

2 ?開發系統

2.1 戶外數字軌跡的收集

通常我們可以建立一臺計算機，安裝一個模塊，從遠程設備收集GPS數據。如今，智能設備都配備了GPS接收器，可以為他們的行為軌跡采集數據。通過數據挖掘和語義挖掘技術，從數據中隱藏的位置信息中提取有用信息，所得的信息可通過設備上傳到后臺數據庫，從而可以獲得所產生的信息。

2.2 室內數字軌跡的獲取

可利用WiFi對用戶進行感知定位（見圖1）。由于定位服務內置于Android、iOS和Windows Phone等移動操作系統中，并且由于每個WiFi熱點都有一個唯一的MAC地址，智能手機會自動掃描附近的熱點，并在打開WiFi時上載其位置信息，從而在服務器中創建一個巨大的熱點位置數據庫。這個數據庫是定位用戶的關鍵。如果移動平臺連接到WiFi熱點，您可以調用數據庫附近所有熱點的地理位置，服務器將參照每個熱點的信號強度計算設備的大致位置。手機MAC位置可以通過JAVA等實現，然后將所定位的地址傳給服務器，再通過MAC地址的變換可以模擬移動軌跡，最后呈現給用戶一條清晰的該MAC地址行動軌跡，從而知道該人的行動。

2.3 后臺服務器

物理傳輸層可以采用不同的方案，只要把設備獲取到用戶的MAC地址進行位置感知的結果以及獲取到的信號強度值傳到服務器就可以實時定位（見圖2）。

定位服務器主要功能如下。

（1）對API接口的二次開發：向其他應用程序開放的標準API接口的二次開發，方便對后臺數據庫所接收的信息進行查詢使用。APIS可用于設置標簽參數、收集標簽數據、標簽位置信息。

（2）定位客戶端：定位客戶端是基于C/S模式的定位管理平臺，部署簡單，操作方便?？蛻艏O視、查詢、收集定位信息于一體，結合實際地圖，實時顯示地圖中標簽的位置，以及移動的歷史軌跡。

客戶端主要功能如下。

（1）用戶信息管理：顯示用戶的信息。

（2）實時定位：當用戶采用該系統時，所產生的位置信息將會上傳到后臺服務器，根據需求可對后臺數據庫進行訪問查詢。

（3）軌跡數據收錄：服務器可以收集的用戶的以往的行為軌跡，分析用戶的歷史位置信息。

（4）計算位置：根據標簽存儲的無線信號數據，對標簽位置的坐標點進行分析，存儲在系統中，并上傳到數據庫中。

（5）地圖管理：根據標簽的運行狀態，自動切換標簽所在的電子地圖。

參考文獻

[1] 李路明.基于WiFi定位的軌跡預測的研究和實現[D].西安電子科技大學，2013.

[2] 陳杰.行為軌跡分析系統的設計[D].蘇州市職業大學，2018.