基于动态APs的Wi-Fi室内定位方法研究

发布时间：2017-03-27 16:10

  本文关键词：基于动态APs的Wi-Fi室内定位方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题来源于中国科学院重庆绿色智能技术研究院的项目“智慧国博”移动会展平台系统开发。当前,阻碍Wi-Fi室内定位技术的广泛应用的最大瓶颈问题是精度不高。针对这个问题,本文提出了动态APs(Access Points)的Wi-Fi室内定位方法。理论和实验表明,该算法能达到较好的定位性能。首先,介绍了国内外现状和研究思路。介绍了室内定位、基于Wi-Fi的三角形定位和基于Wi-Fi的指纹法定位的基本概念和相关内容的国内外现状。三角形法是一种计算量较小的经典定位方法,但是误差较大,而位置指纹法定位精度较高而计算量较大。研究表明,将两者有效的结合起来会是种定位效果较理想的新算法。然后,建立了RSS(Received Signal Strength)模型。根据现场的测试结果,修正了RSS的对数距离路径损耗模型,给出了路径损耗系数n和噪声方差范围。其次,讨论动态APs的Wi-Fi室内定位方法。在分析传统位置指纹法与三角形定位法的基础上,按照传统的方法根据现场场景建立了位置指纹库并建立了改进的位置指纹定位的理论模型。利用上述理论模型,本文讨论了不同的匹配算法,噪声强度和AP的数量(指纹矢量的维数)对定位精度和计算量的影响,从而得到最优的定位算法:首先以某个AP对某个参考点的RSS的值估计系统的噪声强度,然后利用三角形法估计出初始位置,并得到需要匹配的最大参考点数目,再利用3NN匹配算法和最优AP数量进行精确定位。最后比较了不同RSS的噪声强度情况下,改进的位置指纹法与传统位置指纹法的定位精度与定位时间。最后,现场测试表明,在RSS的噪声标准差不高于7d B时,4.45米定位误差范围内累积概率达到75%可以满足项目的要求。总之,本论文建立了RSS模型,按照传统指纹定位的方法根据现场场景建立了位置指纹库和位置指纹定位的理论模型。提出了动态APs的Wi-Fi室内定位方法。工程测试表明,在RSS的噪声标准差不高于7d B时,该算法可明显提高定位精度。可以预见,随着相关硬件条件的改进,定位精度还会提高。
【关键词】：Wi-Fi室内定位 RSS 位置指纹法 三角形法 动态APs
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-14
• 1.3.1 室内定位研究现状10-12
• 1.3.2 基于Wi-Fi的指纹定位法12-13
• 1.3.3 基于Wi-Fi的三角形定位法13-14
• 1.4 技术难点14
• 1.5 本文的主要研究内容以及章节安排14-16
• 2 RSS的对数距离路径损耗模型16-26
• 2.1 典型的室内传播模型16-19
• 2.1.1 自由空间传播模型16-17
• 2.1.2 对数距离路径损耗模型17-18
• 2.1.3 衰减因子模型18
• 2.1.4 Radar模型18
• 2.1.5 MK模型18-19
• 2.2 基于RSS的对数距离路径损耗模型的建立19-25
• 2.2.1 RSS信号的采集19-20
• 2.2.2 RSS测量值的统计特性20-23
• 2.2.3 对数距离路径耗模型的建立23-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 动态AP的Wi-Fi室内定位算法26-44
• 3.1 基于Wi-Fi的位置指纹法26-29
• 3.1.1 定位过程与原理26-27
• 3.1.2 Wi-Fi的位置指纹算法27-29
• 3.2 三角形定位算法29-31
• 3.3 改进的位置指纹法定位流程31-32
• 3.4 指纹库的建立32-34
• 3.4.1 实验环境32-34
• 3.4.2 RSS的在指纹数据库中存储格式34
• 3.5 改进的定位算法仿真34-43
• 3.5.1 三角形法定位仿真34-36
• 3.5.2 位置指纹法法仿真36-41
• 3.5.3 改进的算法与传统算法对比分析41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 4 改进的算法的验证44-49
• 4.1 测试环境44-45
• 4.2 定位算法的实现45-46
• 4.2.1 离线采集阶段45-46
• 4.2.2 在线定位阶段46
• 4.3 定位结果及分析46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 总结与展望49-51
• 5.1 总结49
• 5.2 未来的工作49-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-56
• 附录56
• A.作者在攻读学位期间发表的论文与专利目录56
• B.作者在攻读学位期间参与的项目56

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本文编号：270644