基于WLAN的室内无线定位技术研究

发布时间：2018-05-10 09:10

本文选题：无线局域网 + 室内无线定位　；参考：《西安电子科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：近年来,随着无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)的快速发展,基于位置的服务以及与此相关的一系列无线应用逐渐受到了人们广泛的关注。IEEE802.11 WLAN标准问世使得人们可以通过移动便携设备随时随地接入互联网络,同时也促使了移动用户对定位服务尤其室内定位服务需求的不断增加。但是,在室内环境或建筑物密集的小区域室外环境,由于无线信号受到遮蔽、衰落、环境噪声和多径效应等因素的影响,导致定位节点获取的接收信号能量(Received Signal Strength Indicator,RSSI)可能出现较大的随机波动,从而影响到定位系统的准确性能,难以满足高精度定位的需求。因此,在复杂信道条件下,如何能够准确、可靠地提供室内或楼群密集区域内的位置服务显得尤为重要和迫切,本文研究基于WLAN的室内无线定位技术具有重要的理论与现实意义。本文首先阐述了室内无线定位技术的研究背景、目的与现实意义,阐述了室内无线定位技术的发展情况与研究现状;进而总结了现有室内无线通信信道模型、节点位置估计方法、定位技术的分类及评价标准等理论基础;重点分析了两种基于RSSI的定位算法:基于RSSI的极大似然与加权质心混合定位算法,以及基于RSSI的测距差分修正定位算法。考虑到无线信号易受到遮蔽、衰落、环境噪声和多径效应等因素的影响,导致定位节点获取的RSSI值可能存在很大的随机波动,从而使得定位精度的降低,而基于RSSI的定位算法对于RSSI随机波动抑制作用十分有限,因而难以实现高精度的定位。针对该问题,本文提出了一种基于RSSI的自适应距离修正定位算法:该算法首先利用高斯模型对获取的RSSI进行筛选,以降低小概率或大干扰事件对整体数据测量的影响;同时,还引入了方向修正因子和距离阈值,分别对三边测量算法和差分距离修正算法进行改进。理论分析与仿真实验表明,与现有的RSSI无线定位算法相比,在多径衰落和低信噪比信道条件下,该算法在一定程度上能有效地降低RSSI波动所引起的定位误差,使系统定位精度得到有效提升。进一步,鉴于传统RSSI定位算法仅仅利用了信号场强能量信息,使其在复杂信道条件下定位精度受限,而对于诸如符合IEEE802.11 WLAN标准的无线电信号而言,有更多可用于定位的信号统计特征信息并未加以有效利用。针对该问题,本文提出了一种基于循环前缀(Cyclic Prefix,CP)的室内无线定位技术方案。该算法不再以接收信号能量做作为测量指标,取而代之是的OFDM信号中循环前缀采样点集合与其在有效数据对应的部分的采样点集合的相关值。由于两部分采样点具有很大的相关性,因此可以有效降低信道噪声和多径效应的影响。理论分析与仿真结果表明,与传统RSSI定位算法相比,所提循环前缀定位算法在多径衰落信道和低信噪比条件下具有定位误差小、算法稳定性高等优势,定位性能优良,可以满足高精度的定位要求。
[Abstract]:In recent years , with the rapid development of wireless local area networks ( WLAN ) , location - based services and a series of wireless applications related to the location are becoming more and more popular . This algorithm can effectively reduce the positioning error caused by RSSI fluctuation to a certain extent , so that the positioning accuracy of the system can be improved effectively . In view of this problem , there are more signal statistical characteristic information which can be used for positioning in the OFDM signal , such as the radio signal conforming to the IEEE802.11 WLAN standard , and the result shows that the proposed cyclic prefix positioning algorithm has the advantages of small positioning error , high stability and the like under the condition of multipath fading channel and low signal - noise ratio , and can meet the positioning requirements of high precision .

【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN925.93

【参考文献】