室内定位算法研究及系统实现

发布时间：2017-03-24 19:01

  本文关键词：室内定位算法研究及系统实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现在,人类对于基于位置的服务需求越来越旺盛,而获得被服务对象的位置也就是定位问题则是其中的核心问题和关键。定位技术中应用最广泛的就是GPS定位系统,但是GPS主要应用于室外的定位,在室内环境下的定位效果很差。因此,如何准确可靠的提供室内环境下的位置服务就非常的重要。本文着重研究了两种定位方法,一是基于麦克风阵列的声源定位方法,另一种是基于Zigbee的Rssi指纹识别定位方法。在基于麦克风阵列的声源定位方法中,主要研究了基于时间延时(TDOA, Time Difference Of Arrival)的定位方法。在基于时间延时的方法中,最重要的就是计算声波到达基准麦克风与其他麦克风的时间差,本文提出了一种新的计算时间延时的方法：参数辨识法,并通过仿真与传统的互相关法的性能进行了比较,仿真的结果表明两种算法各有其不同的优点,可以根据不同的要求应用于相关场合。对于基于Zigbee的RSSI指纹识别定位方法,主要分为两个步骤,首先是是建立RSSI指纹数据库,然后对获得的RSSI数据与数据库中的指纹数据进行匹配,获得定位坐标。建立RSSI指纹数据库也就是在定位区域内逐点采集固定节点的RSSI指纹数据,为获得准确的指纹数据,本文使用了中值滤波算法对RSSI指纹数据进行滤波,取得了了良好的效果。在定位阶段,分别利用了最邻近法,加权k邻近法,特定区域加权k邻近法进行了定位测试,结果表明,特定区域加权k邻近法的性能最优。在实际环境中,并不是所有区域都是定位区域,如商场的天井,货物堆积区等。本文使用地图匹配与Zigbee旨纹识别结合的方法,在实际环境中测试,完成了在线跟踪过程,取得了良好的效果。
【关键词】：麦克风阵列 参数辨识 Zigbee指纹识别
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 室内定位技术方法分类10-12
• 1.2.1 参数化室内定位方法10-11
• 1.2.2 非参数化室内定位11-12
• 1.3 定位技术的性能指标12-15
• 1.3.1 性能指标12-13
• 1.3.2 几种常见定位系统的性能比较13-15
• 1.4 论文研究内容及结构安排15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 麦克风阵列声源定位方法16-27
• 2.1 麦克风阵列声源定位方法简介16-18
• 2.1.1 基于可控波束声源定位算法17-18
• 2.1.2 基于高分辨率谱估计的定位算法18
• 2.1.3 基于到达时间差的定位算法(TDOA)18
• 2.2 系统概述18-20
• 2.3 延时估计算法20-23
• 2.3.1 互相关法21
• 2.3.2 参数辨识法21-23
• 2.4 算法仿真23-26
• 2.4.1 仿真结果23-24
• 2.4.2 仿真结果分析24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 ZIGBEE指纹识别定位方法27-39
• 3.1 ZIGBEE技术简介27-33
• 3.1.1 ZIGBEE概念27
• 3.1.2 ZIGBEE的技术特点27-28
• 3.1.3 ZIGBEE技术网络架构28-29
• 3.1.4 ZIGBEE协议栈介绍29-33
• 3.2 定位方法33-37
• 3.2.1 指纹数据库的建立33-35
• 3.2.2 定位算法35-37
• 3.3 地图匹配与室内定位37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 ZIGBEE指纹定位系统的实现39-56
• 4.1 系统软硬件平台介绍39-42
• 4.1.1 硬件平台简介39-40
• 4.1.2 软件开发平台40-42
• 4.2 定位实现过程42-50
• 4.2.1 ZIGBEE节点的软件实现42-46
• 4.2.2 上位机平台的软件实现46-50
• 4.3 网络部署及实验结果50-54
• 4.3.1 ZIGBEE网络部署50-51
• 4.3.2 定位实验结果51-53
• 4.3.3 在线跟踪实验结果53-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 总结与展望56-57
• 5.1 全文总结56
• 5.2 工作展望56-57
• 参考文献57-60
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文60-61
• 致谢61

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