基于Wi-Fi的室内定位算法研究

发布时间：2017-06-28 04:08

  本文关键词：基于Wi-Fi的室内定位算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来随着物联网、智能交通以及智慧医疗系统的快速发展,在设备定位,资源管理等方面,定位服务已成为一项不可或缺的基本业务。GPS全球定位技术的发展已经相当成熟,但是在室内、桥梁下面及楼宇密集的地方,由于卫星信号受到障碍物的遮挡,信号衰减太大,原有方法已无法有效地工作。因为基于Wi-Fi的定位技术具有广泛部署、覆盖范围广、传输距离远、信息传输速度快及实现成本低等优点使得Wi-Fi室内定位技术备受关注。本文就基于Wi-Fi室内定位方面的技术以及相关算法做了较为全面的研究,得出Wi-Fi室内定位是可能的,室内Wi-Fi信号的分布服从正态分布。对室内Wi-Fi定位信号采用了扩展卡尔曼滤波、高斯平滑滤波及均值滤波等组合方法进行平滑处理,在测距定位方面,提出了使用矫正器实时更新衰减系数的新观点,结果表明该方法能有效改善定位精度,根据距离误差的累积分布函数(CDF,Cumulative Distribution Function),得出卡尔曼和高斯平滑滤波是最优的滤波组合。同时研究了楼层定位算法,分析了压力传感器、加速度传感器的高度测量原理,通过高度与楼层间距的转换实现竖直方向的定位。在指纹算法方面,采用了高概率区间筛选法,对房间采集区域重新划分,提出了权值分块法。通过对以上改进方法的实际测试,当选择卡尔曼与高斯平滑滤波的组合方法时,测距定位误差在1.5米内的累积概率达到95%以上,指纹算法定位的平均正确率接近80%。从测试结果可知,本文采取的诸多改进措施有效提高了室内定位准确度和精度。在将来的研究中,可以在Android平台上扩展压力传感器,实现楼层定位,在衰减模型中加入墙壁衰减因子。优化指纹数据库,缩短指纹算法定位周期。锚节点的初始坐标可以参考GPS定位结果,或者根据建筑尺寸确定其坐标。
【关键词】：室内定位 衰减模型 指纹算法 信号处理算法
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 本文研究内容及创新意义12
• 1.4 本文的组织结构12-14
• 第2章 WI-FI定位的相关原理与技术14-26
• 2.1 WI-FI无线通信技术的特点14
• 2.2 常用的WI-FI室内定位技术14-16
• 2.3 WI-FI室内定位的主要应用16-17
• 2.4 室内定位的可能性17-20
• 2.5 室内定位中个人隐私安全20-21
• 2.6 楼层定位原理21-26
• 2.6.1 压力传感器测高方法21-23
• 2.6.2 加速度传感器测高原理23-24
• 2.6.3 MSD算法测高原理24
• 2.6.4 楼层定位总结24-26
• 第3章 衰减模型与指纹算法及相关技术26-47
• 3.1 衰减模型与三边定位原理26-30
• 3.1.1 对数常态路径衰减模型26-28
• 3.1.2 线性衰减模型28
• 3.1.3 三边定位原理28-30
• 3.2 指纹算法原理与分析30
• 3.3 WI-FI室内指纹定位算法简介30-36
• 3.3.1 K加权近邻法(WKNN)31-32
• 3.3.2 Wi-Fi热点的选择32-33
• 3.3.3 高概率区间筛选法33-35
• 3.3.4 具体的定位35-36
• 3.4 平滑滤波方法讨论36-47
• 3.4.1 奇异值处理36-39
• 3.4.2 扩展卡尔曼滤波算法39-42
• 3.4.3 小波阈值去噪方法介绍42-44
• 3.4.4 高斯平滑滤波方法原理44-47
• 第4章 室内定位坐标估计与多径分析47-55
• 4.1 室内一维测距定位算法47-49
• 4.1.1 室内一维测距定位坐标获取47-48
• 4.1.2 矫正器选择48-49
• 4.2 室内二维坐标估计算法49-52
• 4.2.1 室内二维测距定位算法实现49-50
• 4.2.2 最小二乘法位置估计50-52
• 4.3 室内定位整体流程52-53
• 4.4 抗多径效应方案53-55
• 第5章 实验测试与结果分析55-64
• 5.1 室内定位测试软件介绍55-56
• 5.2 测试环境及路由器部署56-57
• 5.3 衰减模型与指纹算法实际测试57-62
• 5.3.1 衰减模型的测试57-60
• 5.3.2 指纹算法的测试60-62
• 5.4 定位误差分析62-64
• 结论与展望64-65
• 研究结论64
• 后期展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读学位期间取得学术成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 尹沧涛;;利用自适应滤波器的组合设计抵消多噪声[J];电脑编程技巧与维护;2011年22期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 许景波;高斯滤波器逼近理论与应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 罗利;基于Android的WIFI室内定位技术研究[D];西南交通大学;2014年

  本文关键词：基于Wi-Fi的室内定位算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：492430