基于WiFi的室内定位算法的研究与实现

发布时间：2017-08-16 04:01

  本文关键词：基于WiFi的室内定位算法的研究与实现

  更多相关文章： WiFi 接收信号强度 寻优定位 距离损耗模型 信号滤波

【摘要】：近年来,无线室内定位技术的应用引起了人们广泛的关注。目前室内定位技术在众多领域得到了应用,例如仓库物品管理、医疗救助、室内机器人移动定位等。室内定位技术需求的持续增长,促进了超宽带定位技术、红外定位技术、超声波定位技术、Zigbee定位技术和WiFi定位技术的不断发展。考虑到硬件成本和定位精度的双重限制,以上定位技术中只有WiFi定位已经拥有较大的网络覆盖范围,并且WiFi定位具备低成本和低功耗等优点,所以WiFi定位技术日趋成为室内定位技术的首选。本论文对现有的WiFi室内定位算法进行了深入的研究与分析,通过介绍基于信号强度、到达时间、到达时间差和到达角度的WiFi室内定位技术,分析比较各个方法的特点和优势。考虑定位精度与系统开销等因素,本论文最终采用基于接收信号强度的WiFi定位算法。然而,基于接收信号强度的定位系统是极易受到传输介质、信号多路径传播、阴影等因素的影响,甚至改变天线的角度都可能会影响到定位精度。针对以上问题,本论文提出了一种基于WiFi信号接收强度的寻优定位算法,将控制领域反馈的思想与定位算法相结合,通过引入定位评价函数,将定位系统设置为闭环系统,然后经过寻优算法选取一组最优的路径耗散指数来改善定位精度。本论文在该算法的基础上,设计了一套基于Wi Fi的室内定位系统。该定位系统主要包括定位服务器端、定位终端、无线AP节点三部分组成。数据滤波处理和定位算法的实现,以及定位结果的呈现都由服务器完成。现场实验结果表明,该算法能够在无需定位环境的先验信息和额外的硬件投入情况下,获得较高的定位精度,对改善非视距定位误差效果明显。
【关键词】：WiFi 接收信号强度 寻优定位 距离损耗模型 信号滤波
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究的背景与意义8-9
• 1.2 室内无线定位技术概述9-12
• 1.3 国内外研究现状及分析12-14
• 1.3.1 国内外研究和应用现状12-13
• 1.3.2 总体发展趋势13-14
• 1.4 主要工作与结构安排14-16
• 1.4.1 主要目的与研究内容14-15
• 1.4.2 论文结构安排15-16
• 第二章 WIFI室内定位技术16-30
• 2.1 WIFI室内定位方法分类16-21
• 2.1.1 AOA定位16-17
• 2.1.2 TOA定位17-18
• 2.1.3 TDOA定位18-19
• 2.1.4 RSSI定位19
• 2.1.5 多种硬件定位方法的对比19-21
• 2.2 RSSI滤波模型21-24
• 2.2.1 均值滤波21
• 2.2.2 修正加权滤波21-22
• 2.2.3 高斯滤波22-23
• 2.2.4 卡尔曼滤波23
• 2.2.5 滤波方法的对比23-24
• 2.3 WIFI定位算法24-29
• 2.3.1 非测距定位法24-26
• 2.3.2 测距定位算法26-28
• 2.3.3 定位算法的对比28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第三章 基于信号接收强度的寻优定位算法30-44
• 3.1 RSSI数据处理30-36
• 3.1.1 误差的分析31-32
• 3.1.2 误差的去除方法32-36
• 3.2 寻优定位算法36-43
• 3.2.1 路径损耗指数对距离的影响37-38
• 3.2.2 定位系统的评价函数38-40
• 3.2.3 基于信号接收强度的初次定位40-42
• 3.2.4 路径损耗指数的寻优更新42-43
• 3.2.5 基于信号接收强度的最终定位43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 WIFI定位系统的设计与实现44-50
• 4.1 系统的结构设计44-46
• 4.1.1 定位系统的设计方案44
• 4.1.2 系统硬件平台及网络结构44-46
• 4.2 定位端的选择以及软件设计46-47
• 4.3 服务器端的软件设计47-49
• 4.3.1 Socket通信模块48
• 4.3.2 定位引擎模块48-49
• 4.3.3 显示程序模块49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 定位系统的测试及结果分析50-58
• 5.1 空旷环境下测试50-52
• 5.2 狭窄环境下测试52-54
• 5.3 复杂环境下测试54-56
• 5.4 实验结果的分析56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第六章 结论与展望58-60
• 6.1 研究总结58-59
• 6.2 工作展望59-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果65

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