基于WIFI的室内虚拟定位导航系统设计与实现

发布时间：2019-09-01 19:40

【摘要】：随着各类移动服务的应运而生,基于定位服务的应用领域也越来越广,对定位区域也由传统的室外转向复杂的室内环境。对于室内环境,建筑结构限制了传统定位导航技术的正常使用,一些新兴的定位算法和交互方式由此产生,并能由此产生巨大的直接和间接的经济利益。虚拟定位导航系统是一种全新的交互方式,传统的二维平面地图虽然可以进行位置和方向的辨识,但是没有将用户个人融入场景中。虚拟3D定位导航系统则在二维平面的基础上,模拟了真实世界,并利用其得天独厚的沉浸交互方式提高了用户对位置和环境的辨识度,能够为用户提供更好的交互体验。然而这类系统仅仅在一些交通路口中使用,几乎没有较为成熟的应用,并且又能保证良好的效果。室内智能系统也越来越多的通过这类平台来实现与用户的交互。本文设计并实现一种基于WIFI的虚拟定位导航系统,将移动定位与虚拟现实进行结合,能够实现多客户端的定位与数据同步,并针对实验数据和结果进行了详细的分析。基于WIFI的室内定位具有经济便捷,且能够保证一定的精度优势,因此也是目前研究的一个热点。针对室内定位精度和稳定性的问题,我们依据对传统匹配算法的分析和比较,设计了一种基于指纹匹配和模糊推理的室内定位算法,该定位算法融合了余弦相似度、皮尔逊相关系数和平均欧几里得距离,并通过模糊推理确定最终的指纹相似度,同时融入移动虚拟3D系统。首先,我们对定位区域进行指纹数据采集,以及数据预处理,去除相关干扰因素,构建接收信号强度指示(RSSI)的信号分布图,每个标记点与多个指纹数据相对应,可以提高定位的稳定性；其次,在实时定位过程中,移动端实时发送定位请求,并计算请求数据与指纹数据的相似度,同时引入模糊逻辑来计算相似度算法中的相应权值,在指纹数据提取过程中结合最近定位结果,降低候选指纹数据的规模,减少计算量；最后,通过对候选结果进行加权质心操作,以确定最终的定位结果,同步到虚拟场景中,实验结果显示,改进的匹配算法具有很好的特征性,比传统的相似度算法表现的更加稳定。系统运行表明,该虚拟定位导航系统提高了人与室内环境的交互智能化,同时也为以导航定位开发为基础的应用提供了无限的可能。
【图文】：

原理图,模糊推理,原理图,模糊逻辑

逦逦逡逑到１之间，可Ｗ为非数值型等。模糊逻辑可Ｗ处理的值域范围非常宽泛，因此其实际逡逑应用领域也变得越来越广。逡逑模糊规则可Ｗ用来描述一种逻辑关系，即模糊条件语句，Ｗ下Ｈ条语句则为基本逡逑的模糊语句：逡逑ｉｆ邋Ａ邋化ｅｎ邋Ｂ；逡逑ｉｆ邋Ａ邋比ｅｎ邋Ｂ邋ｅｌｓｅ邋Ｃ；逡逑ｉｆ邋Ａ邋ａｎｄ邋Ｂ邋化ｅｎ邋Ｃ；逡逑２．３．２模糊推理逡逑模糊推理（Ｆｕｚｚｙ邋Ｉ邋ｎｆｅｒｅｎｃｅ）【４°＂＂＊３堪通过模糊逻辑将给定的输入映射到输出过程，即逡逑从一姐模糊规则和事实中确定结论的过程。模糊推理的基本流程如圈２－３所示，具体逡逑的推理过程可概括为Ｗ下几个方面：逡逑逦逦逡逑

模块图,虚拟平台,处理场,虚拟现实系统

亦被称为生产者，同时存在－－？个或多个消费者的节点。生产者提供图形用户界面，逡逑并且允许添加一些附加输入模块，例如识别与跟踪系统模块，可Ｌ义识别用户的手势输逡逑入。图２－４给出了该类型的架构图。逡逑ＧＵｉ逦Ｏｕｔｅｒ邋Ｍｉｘｔｕｌｅｓ逡逑Ｉ叩ｕｔ逡逑Ｐｒｏｄｕｃｅｒ逦Ｔｒａｃｋｉｎｇ逡逑Ｇｅｓｔｙｒｅ逡逑Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ逡逑…厂下广－六１＾－逦逦逦逡逑１邋ＴＲｅｃｅｉｖｅ邋Ｃｌｉｅｎｔ逡逑ｆｅｅｄｂａｃｋ逡逑Ｄｉｓｐａｔｃｈ逡逑Ｕｓｅｒ邋ｉｎｐｕｔ邋｝［逦Ｎｅｔｗｏｒｋ逡逑逦＾逦ｒ：逦Ｇｏｍｍｕｎｉｃｓ＾ｏｎ逡逑Ｉｔ逦Ｉｊ逦（ＴＣＰ／！Ｐ）逡逑逦ｊｚ逦逦逦ｊｉｉ逦逡逑巧邋ｅｎｄｅｒ邋ＳＧ逦Ｒｅｎｄｅｒ邋ＳＧ逡逑Ｅｆｆｅｃｔｓ逦Ｅｆｆｅｃｔｓ逡逑Ｃｏｎｓｕｍｅｒ邋—Ｉ逦；逦邋Ｃｏｆｉｓｕｍｅｒ邋＿ｌ逦逡逑Ｍｏｄｉｆｙ邋ＳＧ逦Ｍｏｄｉｆｙ邋ＳＧ逡逑ＶＲ邋Ｍｅｎｕ逦Ｖ民邋Ｍｅｎｕ逡逑图２－４虚拟现实系统框架逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｔｈｅ邋ａｒｃｈｉ把ｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｖｉｒｔｕａｌ邋ｒｅａｈｔｙ邋ｓｙｓ化ｍ逡逑虚拟平台主要处理场景、实体、消息与通信、声音和交互等，包括ｔＴＦ几个模块：逡逑１、框架设计逡逑框架结构是各个控制模块组织的形式，该机构设计的好坏也直接决定了该虚拟现逦’逡逑实平台功能的完备性Ｗ及系统的可扩展性。基本都采用ＭＶＣ架构，处理逻辑与前端逡逑场景现实进行了分离
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92

【参考文献】