基于移動計算平臺的軌跡數(shù)據(jù)挖掘語義化感知技術(shù)研究

普樹芳

摘 ?要：如今智能手機(jī)的發(fā)展發(fā)生了質(zhì)的飛越，無論是硬件技術(shù)還是軟件技術(shù)，雙核、四核智能手機(jī)在現(xiàn)今的人們看來已是很平常，操作系統(tǒng)也在更新?lián)Q代，對于人工智能已不是遙不可及。智能手機(jī)平臺上的各種應(yīng)用給人們提供了極大的便利。因此，利用智能手機(jī)來實現(xiàn)數(shù)字化軌跡感知正是適應(yīng)了這一主流趨勢，充分拓展了智能手機(jī)的應(yīng)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(dāng)前實時位置信息已成為人們最受關(guān)注的服務(wù)之一，現(xiàn)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(shù)字化軌跡研究帶來了更多可能性，也讓位置感知計算推進(jìn)了一大步。該技術(shù)通過GPS和WiFi進(jìn)行結(jié)合，在不同的情景下使用不同的定位方式，以移動設(shè)備終端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對行為軌跡信息結(jié)構(gòu)設(shè)計和語義化，便于用戶進(jìn)行行為軌跡信息的分析查詢。

關(guān)鍵詞：位置感知計算 ?軌跡數(shù)據(jù)挖掘 ?GPS室外定位 ?WiFi室內(nèi)定位

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

近幾年，伴隨著智能手機(jī)的迅速發(fā)展，智能手機(jī)行業(yè)已經(jīng)非常成熟，并且智能手機(jī)已經(jīng)趨于一個穩(wěn)定的方向發(fā)展。利用智能手機(jī)來實現(xiàn)數(shù)字化軌跡感知正是適應(yīng)了這一主流趨勢，充分拓展了智能手機(jī)的應(yīng)用范圍。要實現(xiàn)數(shù)字化軌跡研究正是用到了智能手機(jī)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(shù)據(jù)的采集是基于智能手機(jī)的集成GPS傳感器。GPS定位是通過衛(wèi)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(yōu)點是經(jīng)濟(jì)、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(qū)域得到廣泛應(yīng)用。GPS技術(shù)具有可控性和經(jīng)濟(jì)性，因此GPS定位技術(shù)仍然是主流定位技術(shù)。

室內(nèi)數(shù)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(tǒng)進(jìn)行定位是一種低成本且易于實現(xiàn)的技術(shù)。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(tài)的變化進(jìn)行檢測，并對其進(jìn)行定位，再加上LBS服務(wù)業(yè)務(wù)模式的逐步成熟，根據(jù)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(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器得到當(dāng)前WiFi熱點的坐標(biāo)。Android智能手機(jī)使用WiFi方式定位的時候通過手機(jī)終端此刻所連接WiFi網(wǎng)絡(luò)的信息去訪問網(wǎng)絡(luò)上面的定位服務(wù)，借此來實現(xiàn)對移動設(shè)備終端位置信息的獲取。

在上述兩種定位技術(shù)的支持下，該系統(tǒng)用于獲取用戶的位置信息，并根據(jù)用戶在環(huán)境中的位置和空間關(guān)系的變化進(jìn)行語義分析，并可對用戶的行為軌跡信息進(jìn)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(fā)系統(tǒng)

2.1 戶外數(shù)字軌跡的收集

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

2.2 室內(nèi)數(shù)字軌跡的獲取

可利用WiFi對用戶進(jìn)行感知定位（見圖1）。由于定位服務(wù)內(nèi)置于Android、iOS和Windows Phone等移動操作系統(tǒng)中，并且由于每個WiFi熱點都有一個唯一的MAC地址，智能手機(jī)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(wù)器中創(chuàng)建一個巨大的熱點位置數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫是定位用戶的關(guān)鍵。如果移動平臺連接到WiFi熱點，您可以調(diào)用數(shù)據(jù)庫附近所有熱點的地理位置，服務(wù)器將參照每個熱點的信號強(qiáng)度計算設(shè)備的大致位置。手機(jī)MAC位置可以通過JAVA等實現(xiàn)，然后將所定位的地址傳給服務(wù)器，再通過MAC地址的變換可以模擬移動軌跡，最后呈現(xiàn)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(wù)器

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

定位服務(wù)器主要功能如下。

（1）對API接口的二次開發(fā)：向其他應(yīng)用程序開放的標(biāo)準(zhǔn)API接口的二次開發(fā)，方便對后臺數(shù)據(jù)庫所接收的信息進(jìn)行查詢使用。APIS可用于設(shè)置標(biāo)簽參數(shù)、收集標(biāo)簽數(shù)據(jù)、標(biāo)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(jiān)視、查詢、收集定位信息于一體，結(jié)合實際地圖，實時顯示地圖中標(biāo)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(dāng)用戶采用該系統(tǒng)時，所產(chǎn)生的位置信息將會上傳到后臺服務(wù)器，根據(jù)需求可對后臺數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問查詢。

（3）軌跡數(shù)據(jù)收錄：服務(wù)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(jù)標(biāo)簽存儲的無線信號數(shù)據(jù)，對標(biāo)簽位置的坐標(biāo)點進(jìn)行分析，存儲在系統(tǒng)中，并上傳到數(shù)據(jù)庫中。

（5）地圖管理：根據(jù)標(biāo)簽的運(yùn)行狀態(tài)，自動切換標(biāo)簽所在的電子地圖。

參考文獻(xiàn)

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

[2] 陳杰.行為軌跡分析系統(tǒng)的設(shè)計[D].蘇州市職業(yè)大學(xué)，2018.