基于WiFi信道状态信息的单基站室内定位研究

发布时间：2020-10-20 04:40

　　 随着多天线技术在WiFi系统中的广泛应用,基于WiFi信道状态信息的单基站定位已成为研究热点。AoA估计和测距是单基站定位的两个关键技术。现有的AoA估计方法在非视距或者信号传输较远距离的情况下由于信噪比较低,AoA估计误差较大;现有的测距方法由于传播模型采用固定的路径损耗因子,在复杂多变的非视距环境下测距误差较大。因此,本文以基于WiFi信道状态信息的单基站定位为研究对象,重点研究低信噪比条件下的AoA估计和非视距条件下的测距,具体研究内容和成果如下:(1)低信噪比条件下基于WiFi信道状态信息的AoA估计。非视距或者信号传输较远距离情况下由于信号衰减严重,AoA空间谱估计的精度和直射径的AoA辨识准确率降低。针对该问题,本文首先应用小波去噪提升了空间谱估计精度,然后提出了一种基于层次聚类-Logistic回归的直射径AoA估计方法,在相同接收信噪比条件下提升了直射径AoA的辨识准确率。实验表明,在非视距条件下相比现有的方法,基于本文所提方法的AoA估计的1σ误差减小了 16.7%。(2)非视距条件下基于WiFi信道状态信息的测距。路径损耗因子是决定测距精度的一个重要因子,非视距下障碍物的多样性使得路径损耗因子的估计变得困难。针对该问题,本文提出了一种基于支持向量回归的路径损耗因子动态估计的测距方法。研究了障碍物的多样性对损耗因子的影响以及接收信号的多个统计特征与损耗因子之间的关系,建立了接收信号的多个统计特征与路径损耗因子之间的回归模型。实验表明,在非视距条件下相比现有方法,基于本文所提测距方法的1σ误差减小了 11.9%。(3)基于以上研究,本文设计了单基站定位系统原型,基于该定位原型采集数据建立了 CSI定位数据集,样本量总计500万以上,涵盖LOS和各种NLOS场景测试点共60个,共计4组实验参数。依托该数据集,对基于本文所提方法和现有方法的单基站定位性能进行了实验评估与对比,并讨论了不同实验参数对定位性能的影响。在非视距条件下,相比现有方法本文所提方法的单基站定位的1σ定位误差减小了 14.8%。综上,基于本文所提方法的单基站定位性能优于已有的方法,实验验证了本文所提方法的可行性。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN92
【部分图文】：

图２－１阵列信号接收示意图??信号以入射角ｈ到达阵列，接收信号在相邻Ａｄｉｓ?＝?ｄｓｉｎＢｉ波的频率为??ｆｎ?＝?ｆａ?＋?（ｎ?－?ｌ）Ａｆ一个子载波的频率，Ａｆ为采样间隔。考察ｃｄｎ，将第ｆｎ带入式（２－１）并且考虑信号到达不，ｃｓｉｆｎｍ的表达式为??ＣＳｉＪｎ，ｎ?＝??＝｝＾＿／２７ｒ（ｆｌ＋（ｎ－１购示第／条路径信号到达接收阵列时的幅值衰，ｆｉ?＋?Ｃｎ?—?ＤＡｆ表示第ｎ个子载波的频率，??

北京邮电大学工学硕上学位论文述过程即经典ＭＵＳＩＣ算法，然ｉｆｔＮｌ述算法仅在信源独立且快拍数足下ＡｏＡ估计精度较高。文献［１３］针对多径室内环境下信源不同路径信相关问题以及ＷｉＦｉ不同数据包之间缺少时间同步的问题，将单块怕空域和频域进行了二维子阵分割，获得了独立同分布的多个快拍数据，方差估计然后采用ＭＵＳＩＣ算法对ＡｏＡ进行估计，这个过程实质上ＳＩＣ算法在空频二维信号上的推广应用＃３（）］。??维子阵分割的过程如下，??

Ｖ??３０个子载波??图２－２二维子阵的分割??图中，每一个小圆圈表示一个ＣＳ１的兀素，虚线框表示一个分割的子阵；＾ｕｂ，??两个箭头方向表示子阵平移的方向，每平移一个单位即可得到一个子阵。如上图??所示，若子阵取２＊１５大小，则通过向右、向下平移可以总共得到２＊１６＝３２个这??样的子阵。通过子阵接收数据对阵列自协方差矩阵的估计如下，??＾ｓｍｏｏｔｈ?＝?■＾Ｉｌ＾ｉ，ｊ＝ｉ＾ｓｕｂ，ｉｊＸｓｕｂ，ｉｊ?（２－２２）??注意通过以上算法可以得到的只是ＡｏＡ的空间谱估计，如果在多径的条件??下，可能出现多个空间谱峰，通过搜索谱峰可以得到所有候选的ＡｏＡ，若想得??到直射径ＡｏＡ还需进行直射径辨识
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;最新三板交易行情数据[J];股市动态分析;2005年09期

2 胡国胜;;七孔柱形单基炮药应力分析方法的研究[J];太原机械学院学报;1988年02期

3 胡国胜;温明皓;牛金辉;;关于7孔单基炮药断裂特性的研究[J];太原机械学院学报;1989年01期

4 胡国胜;温明皓;张丽华;牛秉彝;;单基炮药断裂性能之进一步研究[J];太原机械学院学报;1989年04期

5 郑建仙,高宪枫,袁尔东;单基团保护法制备三氯蔗糖的研究[J];食品与发酵工业;2001年09期

6 李校林;赵勇;高飞;;基于联合参数估计法的TD-SCDMA单基站定位技术的研究[J];通信技术;2009年04期

7 杨书伟;张曙光;张文亭;;TD-SCDMA系统中的单基站定位技术[J];电脑与电信;2009年08期

8 赵晓彬;何树凯;黄用久;罗中良;;大跨度箱拱单基肋吊装合龙强度和稳定分析[J];公路交通技术;2009年05期

9 刘向东,张河;基于弥散斑单基站定距的可行性分析[J];红外技术;2004年05期

10 白舸;;一所没有围墙的大学——访中国大百科全书出版社社长单基夫[J];中国出版;1991年05期

相关博士学位论文 前6条

1 屠晓东;基于UWB信号的多基站与单基站定位算法的研究与性能分析[D];中国海洋大学;2012年

2 王卓群;地球同步轨道合成孔径雷达单基/双基成像算法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 熊涛;双基SAR成像算法研究[D];西安电子科技大学;2012年

4 张振华;双/多基SAR成像算法研究[D];西安电子科技大学;2007年

5 卢红喜;极化干涉合成孔径雷达与层析成像技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

6 丁金闪;双基合成孔径雷达成像方法研究[D];西安电子科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 吴志国;基于WiFi信道状态信息的单基站室内定位研究[D];北京邮电大学;2018年

2 张凤龙;大跨径箱形拱桥单基肋合拢施工稳定性分析[D];重庆交通大学;2009年

3 高佩冬;WiMAX系统下单基站定位算法研究[D];西安电子科技大学;2013年

4 徐自耕;单基MIMO雷达易受干扰薄弱环节分析与干扰方法研究[D];电子科技大学;2016年

5 周非;基于GPS的单基线测姿技术的研究[D];电子科技大学;2003年

6 赵鸣翔;蜂窝移动通信系统单基站定位技术研究[D];西南交通大学;2009年

7 谢宇;结合距离约束的单基站wMPS绝对定向方法与技术研究[D];天津大学;2017年

8 王冠男;单基地MIMO雷达相干分布式目标角度估计方法[D];哈尔滨工程大学;2013年

9 徐进;单双基SAR高速数据采集系统的研究与实现[D];电子科技大学;2007年

10 王子龙;面向大数据量传输的多信道单基站无线传感器网络监测系统研究[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：2848221