基于WiFi的混合室内轨迹追踪技术研究与实现

发布时间：2017-04-10 16:06

  本文关键词：基于WiFi的混合室内轨迹追踪技术研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来无线定位技术快速发展,具有GPS定位功能的智能手机已经十分普及,定位技术在人们生活中的各个方面也都开始扮演越来越重要的角色,各式各样的基于位置的服务(Location-based Service,LBS)纷纷出现,常见的服务包括查看地图、导航、消费推荐等。随着位置服务日益发展,越来越多的挑战也开始出现,其中一个最大的问题就是如何保证这些服务能够工作于室内环境下,由于室内建筑物对信号屏蔽阻隔等因素,GPS信号在室内环境下会受到严重的干扰,这就导致了基于GPS的室外定位系统无法在室内环境中满足精度要求,甚至无法正常工作。基于这种挑战,本文将对室内定位技术进行深入的研究分析,总结现有定位算法中基于专有设备、信号测距和信号指纹的应用场景和优缺点,并在这些基础上提出一种基于WiFi的混合室内轨迹追踪技术解决方案。这个方案首先借鉴众包的思想,将定点采集任务通过大量的普通用户来完成。在采集过程中,本方案提出了一种基于手机加速度周期性变化特点的计步方法,该算法通过匹配用户行走时加速度波形和计算最大周期的自相关性来识别用户运动状态。这种算法与现有的峰值、零点等算法精度一致,但是降低了对手机携带方式的要求。而在建立指纹图谱的过程中,本方案提出了一种基于匹配物理平面图和逻辑平面图中共同路径的关键节点识别方法,为分层定位算法的选择提供了依据。本方案还针对部分具有过道等特征的室内场景提出了一种基于指纹参考点的导航算法,这种算法通过本文提出的计步方法和指纹参考点进行移动方向判断,并通过序贯蒙特卡洛方法实现了对目标的连续定位。在降低对手机携带方式依赖的假设下,达到了与现有的利用方向传感器的定位技术相同的精度。本文首先介绍了室内定位及相关技术的研究背景和研究现状,提出本文的研究内容与创新之处。其次阐述了一些当前主流的室内定位算法,分析其各自的特点及不足,并以此提出了本文的研究思路,介绍了本文涉及的各项技术原理。然后本文基于手机的加速度传感器和WiFi信号接受器,提出了一系列设计思想,对定位过程中,离线数据采集、在线定位算法、校准等关键技术进行了深入研究。接着在此基础上实现了一个原型系统,并基于对真实场景的部署和实验,验证了本文方法的有效性。最后总结全文并对室内定位的后续研究和挑战进行展望。
【关键词】：WiFi 室内定位 指纹图谱 航位推测 轨迹追踪
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究现状与存在的问题9-10
• 1.2.1 国内外研究进展9-10
• 1.2.2 现有研究存在的问题10
• 1.3 研究内容与取得的成果10-12
• 1.3.1 研究目标10-11
• 1.3.2 研究内容与成果11
• 1.3.3 研究创新点11-12
• 1.4 论文框架12-13
• 第二章 室内定位技术分析13-29
• 2.1 相关研究现状13-23
• 2.1.1 基于特殊设备的定位13-14
• 2.1.2 基于WiFi信号测距的定位14-17
• 2.1.3 基于WiFi信号指纹的定位17-23
• 2.2 研究存在的问题23-24
• 2.3 本文的技术路线24-25
• 2.4 相关理论介绍25-28
• 2.4.1 定位计算方法25-26
• 2.4.2 粒子滤波器26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 基于WiFi的室内轨迹追踪关键技术研究29-52
• 3.1 整体架构设计29-31
• 3.2 非现场勘探技术31-41
• 3.2.1 计步测量32-35
• 3.2.2 方向测量35-37
• 3.2.3 指纹图谱与关键节点37-41
• 3.3 基于信号强度的方向估计41-45
• 3.4 基于粒子滤波的航位推测45-51
• 3.4.1 连续蒙特卡洛定位45-46
• 3.4.2 基于信号强度的连续定位46-49
• 3.4.3 校准49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 基于WiFi的室内轨迹追踪的设计与实现52-67
• 4.1 应用场景与部署52-53
• 4.1.1 场景描述52
• 4.1.2 设备部署52-53
• 4.2 定位方案系统实现53-62
• 4.2.1 系统架构图53-55
• 4.2.2 数据采集层55-57
• 4.2.3 定位服务层57-58
• 4.2.4 定位算法层58-61
• 4.2.5 系统运行界面61-62
• 4.3 实验结果分析62-66
• 4.3.1 非现场勘探技术的方案验证62-63
• 4.3.2 基于指纹图谱的航位推测技术精度分析63-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 主要结论67
• 5.2 研究展望67-69
• 参考文献69-72
• 研究生阶段所参与的科研项目（附录）72-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文74-76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵军;李鸿斌;王智;;无线网络室内定位系统研究[J];信息与控制;2008年04期

2 梁韵基;周兴社;於志文;倪红波;;普适环境室内定位系统研究[J];计算机科学;2010年03期

3 汪苑;林锦国;;几种常用室内定位技术的探讨[J];中国仪器仪表;2011年02期

4 王丽英;;导航发展的新热点——室内定位[J];今日电子;2011年12期

5 ;卫星信号易被干扰 室内定位技术解析[J];金卡工程;2012年07期

6 李振;姚以鹏;;大型公共场馆智能室内定位导游系统的技术研究[J];广东科技;2013年12期

7 袁飞;;浅谈室内定位与机场旅客个性化服务[J];中国科技信息;2014年08期

8 张玉梅;康晓霞;;救援队员室内定位技术分析[J];消防科学与技术;2012年06期

9 杨华;刘军发;陈益强;;一种基于多终端动态协同的室内定位方法[J];计算机应用研究;2012年07期

10 胡天琨;叶建芳;;基于手持设备的室内定位系统设计与实现[J];微型机与应用;2012年13期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 张立立;钟耳顺;;无线室内定位技术[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年

2 郭明涛;李文元;龚福春;;室内定位方法分析[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

3 郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;;基于无线传感器网络的室内定位系统[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集（A辑）[C];2011年

4 房秉毅;李熹;;超宽带室内定位系统研究[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年

5 高雪晨;蒋泰;曹林峰;;基于RFID的室内定位系统设计[A];广西计算机学会2012年学术年会论文集[C];2012年

6 徐劲松;卢晓春;边玉敬;;基于UWB的室内定位系统设计与仿真[A];2009全国时间频率学术会议论文集[C];2009年

7 雷地球;罗海勇;刘晓明;;一种基于WiFi的室内定位系统设计与实现[A];第六届和谐人机环境联合学术会议（HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议（NCMT2010）、第6届全国人机交互学术会议（CHCI2010）、第5届全国普适计算学术会议（PCC2010）论文集[C];2010年

8 胡斌;宋娜娜;;基于航位推测技术的消防人员室内定位系统研究[A];2014中国消防协会科学技术年会论文集[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 马静t

本文编号：297059