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基于辅助节点协作的Wi-Fi室内定位方法

发布时间:2018-03-21 17:27

  本文选题:Wi-Fi 切入点:辅助节点 出处:《合肥工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:伴随着全世界范围内对于移动互联网技术的有力提升,Wi-Fi网络在人们的日常生活中的普及性越来越高,所扮演的角色越来越重要,并且其覆盖的区域以及使用的范围也越来越广。同时,基于位置的多样式服务也更多地受到人们的关注。其中,基于RSS的Wi-Fi定位技术,因其较低的布置成本、较高的实现性、高精度的定位和良好的扩展性等优点,吸引着人们的眼球,迅速地成为当前室内定位技术中重要的研究热点。本文论述了国内外基于Wi-Fi室内定位方法的研究现状和发展动态,结合RSS时间序列的相似性原理选择“辅助节点”,采用改进的卡尔曼滤波夫人NLOS误差消除算法用于节点间TOF测距,结合穷举法和最大梯度下降法优化定位误差。同时,针对克拉美罗下界对传统的基于RSS或TOF定位方法性能评价的分析,研究辅助节点以及接入点数量对算法性能的影响。本文的主要工作如下:1、基于RSS时间序列相似性的辅助节点的选取。针对传统基于RSS指纹定位算法的定位精度取决于匹配算法和指纹数据库的准确性的现状,认识到当前室内存在诸多的Wi-Fi设备,其信息可以被用于提高定位的精度,同时仅单纯地考虑单个节点信息,不能充分利用室内环境中其他节点的信息。因此,本文根据RSS时间序列的相似性原理选择参与辅助定位的节点。2、提出了基于辅助节点协作的Wi-Fi室内定位方法。根据RSS时间序列的相似性原理选择辅助节点,认识到TOF测距误差并不符合高斯分布的规律,采用基于改进卡尔曼滤波的NLOS误差消除算法用于节点间的TOF测距,并根据每两个节点间的距离进行空间建模,采用穷举法和最大梯度下降法优化定位误差。通过实验研究辅助节点选取的门限值、采用穷举法的划分等份以及不同实验环境下算法的性能,结果表明所提出的算法相比于传统的基于RSS的定位算法,其定位精度高,定位误差小且鲁棒性好。3、提出了基于辅助节点协作的Wi-Fi室内定位方法的克拉美罗下界分析。综合分析传统的克拉美罗下界对基于RSS或TOF定位方法性能评价的研究现状,从辅助节点以及接入点数量的深入分析并实验论证其对基于辅助节点协作的Wi-Fi室内定位方法的影响。
[Abstract]:As the power of mobile Internet technology around the world increases the popularity of Wi-Fi networks in people's daily lives, the role they play is becoming more and more important. At the same time, location-based multi-style services are paid more and more attention to. Among them, Wi-Fi location technology based on RSS, because of its lower layout cost, higher realization, The advantages of high precision positioning and good expansibility attract people's eyeballs and rapidly become an important research hotspot in current indoor positioning technology. This paper discusses the research status and development trends of indoor positioning methods based on Wi-Fi at home and abroad. Combined with the similarity principle of RSS time series, the "auxiliary node" is selected, and the improved NLOS error elimination algorithm of Kalman filter is used to measure the distance between nodes, the exhaustive method and the maximum gradient descent method are combined to optimize the location error. Analysis of the performance evaluation of traditional positioning methods based on RSS or TOF for Clemero lower bound, The main work of this paper is as follows: 1, the selection of auxiliary nodes based on the similarity of RSS time series. Aiming at the location accuracy of traditional RSS fingerprint location algorithm, this paper studies the effect of the number of auxiliary nodes and access points on the performance of the algorithm. Depending on the accuracy of matching algorithms and fingerprint databases, Recognizing that there are many Wi-Fi devices in the room at present, the information of which can be used to improve the accuracy of location, and at the same time, only considering the information of a single node can not make full use of the information of other nodes in the indoor environment. Based on the similarity principle of RSS time series, this paper proposes a Wi-Fi indoor location method based on the cooperation of auxiliary nodes, and selects the auxiliary nodes according to the similarity principle of RSS time series. Recognizing that the TOF ranging error does not conform to the distribution of Gao Si, the NLOS error cancellation algorithm based on improved Kalman filter is used for the TOF ranging between nodes, and the spatial modeling is carried out according to the distance between each two nodes, The location error is optimized by exhaustive method and maximum gradient descent method. The threshold value of auxiliary node selection is studied experimentally, the partition and equal share of exhaustive method and the performance of the algorithm in different experimental environments are studied. The results show that the proposed algorithm is more accurate than the traditional localization algorithm based on RSS. The location error is small and the robustness is good. 3. This paper presents the analysis of Clemero lower bound of Wi-Fi indoor positioning method based on assistant node cooperation. The research status of traditional Clamero lower bound for performance evaluation based on RSS or TOF is analyzed synthetically. The influence of the number of auxiliary nodes and access points on the indoor location method of Wi-Fi based on auxiliary node cooperation is analyzed and verified experimentally.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92

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1 本报记者 马静t,

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