基于WiFi-Sensor技术的室内定位系统研究与实现

发布时间：2017-04-08 04:27

  本文关键词：基于WiFi-Sensor技术的室内定位系统研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：移动互联网的迅猛发展催生出了大量富有价值的服务,其中基于位置的服务在诸多领域都有着广泛的应用前景,并逐渐从室外延伸到室内。基于WiFi (Wireless-Fidelity)网络的室内定位系统成为近年来相关领域的研究热点,然而WiFi信号自身的弱点使其定位效果的进一步提升受到限制。 本文基于信息融合思想,提出一种将WiFi技术与传感器(Sensor)技术相融合的室内定位方案(以下简称WiFi-Sensor),意在实现两种不同技术的优势互补。该方案把利用WiFi指纹实现的场景定位法和利用惯性传感器实现的航位推算法结合在一起,一方面,通过分析WiFi信号强度(RSS)的变化规律及对定位准确度的影响,提出利用滑动窗口计算位置均值的方法,以减少定位结果无规则跳动问题；另一方面,以平均位置为起点采用航位推算法预测行走轨迹,从而得到当前位置。该方案无需额外基础设施,具有实时性高且连续性好的特点。除了技术融合方案,本文还提出了基于AP-MAP相似度的地图自动匹配算法、基于时间戳的地图与指纹库缓存策略和基于矢量图形的地图引擎,解决了实际应用中的一系列难题,有助于提高系统的用户体验。此外,本文对WiFi-Sensor室内定位系统进行了详细的设计,包括硬件部署、软件架构和数据存储结构等,并逐层设计了软件系统的功能模块和业务逻辑。最后,实现了终端-存储服务器模式的WiFi-Sensor室内定位系统。通过在真实环境中采集WiFi和传感器数据对融合算法进行现场实验与仿真实验,验证了该方案的有效性和可行性。 本文提出的融合方案相对于现有的两种方案有较明显的优势,且设计并实现的WiFi-Sensor室内定位系统结构划分更加合理。实验结果表明,该定位系统不仅具有应用价值,而且可以作为参考在不同的室内定位场景中进行推广。
【关键词】：室内定位 WiFi指纹 传感器 航位推算
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 引言10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 研究目的与意义12-13
• 1.4 论文内容及结构13-15
• 第二章 定位技术研究15-25
• 2.1 几何定位技术15-17
• 2.1.1 距离测量法15-17
• 2.1.2 角度测量法17
• 2.2 附近定位技术17-18
• 2.3 惯性导航技术18-19
• 2.4 场景定位技术19-20
• 2.5 技术实现手段20-24
• 2.5.1 红外20
• 2.5.2 超声波20-21
• 2.5.3 射频识别21
• 2.5.4 蓝牙21
• 2.5.5 超宽带21-22
• 2.5.6 WiFi技术22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 WiFi-Sensor室内定位算法25-41
• 3.1 基于近邻法的WiFi指纹定位算法25-26
• 3.1.1 近邻法25-26
• 3.1.2 最近邻法26
• 3.1.3 K近邻法26
• 3.2 基于滑动窗口的均值优化算法26-29
• 3.3 基于行走模型的航位推算法29-34
• 3.3.1 步态检测30-32
• 3.3.2 步长估算32
• 3.3.3 方向判定32-33
• 3.3.4 地图步长和方向33-34
• 3.4 融合航位推算的WiFi定位算法34-38
• 3.4.1 权值法和AP矫正法34-35
• 3.4.2 基于均值分段推算法35-37
• 3.4.3 相比其他方案的优势37-38
• 3.5 基于AP-MAP相似度的地图查找算法38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 WiFi-Sensor室内定位系统设计41-55
• 4.1 硬件部署41-44
• 4.1.1 基本模型41
• 4.1.2 单终端模型41-42
• 4.1.3 终端-服务器模型42-43
• 4.1.4 分布式存储模型43-44
• 4.2 软件架构44-50
• 4.2.1 地图缓存策略45-47
• 4.2.2 标定子系统47
• 4.2.3 定位子系统47-48
• 4.2.4 航位推算单元48-49
• 4.2.5 服务端业务49-50
• 4.3 数据存储结构50-54
• 4.3.1 SVG与地图引擎50-52
• 4.3.2 地图相对坐标系52-53
• 4.3.3 指纹库数据结构53-54
• 4.4 本章小节54-55
• 第五章 WiFi-Sensor定位系统实现与验证55-64
• 5.1 开发平台55
• 5.2 关键模块55-59
• 5.2.1 WiFi实时定位55-56
• 5.2.2 WiFi指纹标定56-57
• 5.2.3 传感数据计算57-58
• 5.2.4 两种位置融合58-59
• 5.3 实现结果59-61
• 5.4 实验与分析61-63
• 5.5 本章小节63-64
• 第六章 结束语64-66
• 6.1 工作总结64
• 6.2 问题和展望64-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-69
• 攻读学位期间发表的学术论文69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩霜;罗海勇;陈颖;丁玉珍;;基于TDOA的超声波室内定位系统的设计与实现[J];传感技术学报;2010年03期

2 刘长征,李纬,丁辰,过静s，

本文编号：292095