基于安卓平台的一种Wi-Fi精确定位系统的设计与实现

发布时间：2019-07-26 20:42

【摘要】：GPS（全球定位系统）发展到现在，已经基本满足了人们在室外定位的需要，但是在室内环境下，由于障碍物的阻挡，室内定位无法靠GPS来提供。现有的室内定位技术主要有：A-GPS技术、传感器定位、超声波定位技术、UWB定位、Wi-Fi定位技术等。其中Wi-Fi定位技术由于具有覆盖范围大，信息传播速率快，成本较低廉等优点而倍受人们关注。本文利用现在无处不在的Wi-Fi信号以及广泛普及的Android智能手机，设计和实现了一套基于位置指纹定位算法的改进的室内定位系统。 本文首先对现有的各种室内定位技术和无线定位方法进行对比分析，说明了蓝牙技术、RFID技术等室内定位技术的局限性，阐述了利用Wi-Fi技术定位的优势。 其次详细研究了Wi-Fi信号传播环境和Wi-Fi指纹特性，并分析室内无线信号传播环境和人流量对定位的影响，并对Wi-Fi传播模型法和指纹定位法进行对比分析，说明传播模型的局限性，进一步叙述了指纹定位的优势； 接着本文在Android平台上实现了一种基于Wi-Fi指纹的定位系统，具体而言，该系统采用了单客户端的系统架构，包括离线指纹采集和在线定位过程；首先，分析和设计了离线地图和指纹数据库，然后定位阶段，采用KNN聚类算法，通过与指纹数据库进行对比来实现定位；最后，选择了若干应用场景，在Android平台上实现了上述Wi-Fi指纹定位系统。 最后本文对系统实现中所用的KNN指纹定位算法进行研究，首先从参数的选择方面进行优化；然后根据前文所述室内传播信号的波动较大特点对算法进行了改进。具体而言，在产生定位结果之前增加了一个加权平均窗口，采用最近三次的加权平均值作为最终的定位结果。将改进后的算法应用到设计的室内定位系统中后，实验数据表明，，与原有系统相比，改进后的方案在定位精确度方面有了一定的提高。
【图文】：

后本章对实验所需平台 Android 手机的一些知识的介绍。无线定位技术介绍星定位系统（Assisted Global Positioning System，简称：AGPS可以利用手机地面基站的信息，配合传统的 GPS 卫星，让定位网络中的基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在A/CDMA2000 等网络中使用。该技术需要在手机或手持设备内改造手机天线，同时还需要在移动网络上加建差分 GPS 基准站用到室内等 GPS 信号屏蔽地区，为了提高定位的精确度，该方D 方案中的位测量单元（LMU）[11]。当用户使用 AGPS 技术进的通信信道，增加信道负担，加上它在室内环境精确度远远比它的局限性。它的工作原理图如下：

图 2.3 三边测量法计算用户位置就是下文所要详细描述的 Wi-Fi 定位方离线指纹数据库的阶段，又称为训练阶段重新布置 AP，不需要知道 AP 的位置，只们下文所设计的系统所采用的方法。术时候也会被称为 TOF（Time of Flight），指公式 R=时间*速度，光速是一个常数，i 设备接收点到 AP 的信号时间，我们就 2.3 中的三边测量法得出需要估计的位置
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN92

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本文编号：2519792