基于信号强度的WIFI室内定位算法研究及系统实现

发布时间：2017-06-26 14:17

  本文关键词：基于信号强度的WIFI室内定位算法研究及系统实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线技术的发展和智能化时代的到来,位置服务作为战略型新兴产业已广泛进入人们生活。目前,在室外环境下,GPS和北斗系统可以提供准确的定位导航服务,卫星信号到达室内区域时发生严重衰减,无法实现定位服务。基于WIFI室内定位技术主要利用无线信号在信道中传播发生衰减原理实现位置估算。基于信号强度(RSSI)的WIFI室内定位技术主要有基于测距和无需测距两种。基于测距方法利用路径损耗模型,将信号强度转化成距离信息,然后利用三边定位算法等实现位置估测,或者选用其它需要计算距离的算法实现,此方法对环境依赖性大。无需测距方法主要利用信号强度矢量建立信号强度指纹库,将实时采集到的信号与指纹库中的信息匹配以得到估测的位置信息,该方法普适性差,适用于场景变化慢的室内环境。本文主要研究基于RSSI的WIFI室内定位技术。主要内容有:首先分析了国内外无线室内定位技术的研究现状及发展前景;然后就WIFI通信协议、移动工作站如何接入无线局域网络和几种典型的路径损耗模型这三方面进行阐述;接着主要介绍基于RSSI的WIFI室内定位技术,包括基于测距和无需测距方法,分别将基于测距模型的三边定位算法和基于非测距模型的位置指纹库法在MATLAB上进行仿真,分析性能,比较两种方法优劣及定位方法选择策略,同时针对指纹匹配算法KWNN(加权K近邻)中K值选择做了研究,分析了在办公室区域,K值对定位性能影响,并就此特定环境,提出K值选择参考方案;最后对室内定位系统进行实现,本系统实现基于客户端/服务器模式,具体表现为在Windows环境下实现服务器端中间件系统开发和在Android平台上实现客户端开发。该系统可以提供实时、相对准确的位置信息,并将信息在电子地图上显示出来。本文的主要工作有:1、将加权K近邻算法和三边定位算法分别在MATLAB上进行了仿真,分析两种方法性能优劣和具体适用环境。2、在办公室环境下,进行实验和数据仿真,提出加权K近邻算法中定位参照点个数选择策略,进而在一定程度上减少选择的盲目性。3、采用客户端/服务器模式,在Windows环境下实现服务器中间件系统开发和在Android平台上实现客户端开发,可以实现位置信息实时显示功能,使得用户随时知道自己所处位置。
【关键词】：WIFI室内定位 RSSI KWNN算法 三边定位算法 定位误差
【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】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 引言15-16
• 1.2 无线室内定位技术概述16-19
• 1.3 本文主要工作及结构安排19
• 1.4 本章小结19-21
• 第二章 WIFI技术通信原理和损耗模型概述21-35
• 2.1 引言21-22
• 2.2 无线网络通信协议22-24
• 2.3 移动工作站接入WIFI无线网络原理24-29
• 2.3.1 扫描阶段25-27
• 2.3.2 认证阶段27-28
• 2.3.3 关联阶段28-29
• 2.4 典型无线传输模型29-32
• 2.4.1 自由空间传播模型29-30
• 2.4.2 对数距离损耗模型30-32
• 2.4.3 衰减因子模型32
• 2.5 本章小结32-35
• 第三章 WIFI室内定位技术35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 WIFI室内定位算法35-41
• 3.2.1 TOA算法35-36
• 3.2.2 基于RSSI的三边定位算法36-38
• 3.2.3 位置指纹库法38-41
• 3.3 RSS影响因素分析41-47
• 3.3.1 AP位置对信号强度的影响43-44
• 3.3.2 人对RSS的影响44-45
• 3.3.3 信号强度与位置关系45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 WIFI室内定位算法仿真及性能分析49-61
• 4.1 引言49-50
• 4.2 位置指纹库法和基于信号强度的三边定位算法性能分析50-57
• 4.2.1 基于KWNN的位置指纹库法仿真50-54
• 4.2.2 基于信号强度的三边定位算法仿真54-56
• 4.2.3 KWNN算法和三边定位算法比较56-57
• 4.3 KWNN算法在办公室区域K值选择研究57-59
• 4.3.1 K值对定位误差的影响57-59
• 4.3.2 K值对计算时间的影响59
• 4.4 本章小结59-61
• 第五章 室内定位系统服务器端和客户端设计和实现61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 Android平台概述61-66
• 5.2.1 Android运行环境介绍61
• 5.2.2 Android系统框架61-63
• 5.2.3 Android应用程序组成63-66
• 5.3 室内定位系统设计和实现66-74
• 5.3.1 室内定位系统设计流程66-67
• 5.3.2 定位服务器模块67-70
• 5.3.3 移动客户端模块70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-83
• 作者简介83-84

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