室内定位的自适应AP布局算法研究与实现

发布时间：2020-11-14 05:45

　　 随着无线通信技术的快速发展,定位技术逐渐走进人们的生活,为人们的出行提供了便利的服务。在室内环境中,各种兴起的室内定位系统逐渐成为人们不可或缺的导航工具。其中,基于位置指纹的室内定位技术由于其无需额外的设备以及操作简单等优点受到了人们的广泛关注。为了提高指纹定位系统的定位精度以满足人们多样的服务需求,专家学者们通过提高系统的稳定性和改进定位算法,却很少关注与研究环境中无线信号接入点(Access Point,AP)的布局问题。本文主要研究在室内定位系统中如何实现AP的自适应布局,以提高系统的定位精度。首先,使用一种新的方法确定室内信号传播模型。在室内场景中,等间距设定多个采样点采集信号强度信息,并使用最小二乘法拟合信号衰减因子。其中,当采样点和AP之间不存在障碍物时,使用对数衰减模型;当采样点和AP之间存在障碍物时,对障碍物的信号穿透损失进行测试,并使用权重分配的方法确定信号衰减模型。其次,使用循环覆盖法确定环境中布放AP的数目。本文提出了有效覆盖区域的概念以及有效覆盖参考点(Reference Points,RPs)的概念,然后使用循环覆盖法实现环境中所有参考点的完全有效覆盖,接着使用最大概率的方法确定环境中需要布放AP的数目以及其初始的位置。再次,建立了自适应AP布局数学模型。本文基于信号传播模型构建仿真指纹数据库,然后使用参考点间的信号欧氏距离计算参考点的区分度值,进而建立指纹数据库区分度函数作为自适应AP布局的数学模型。接着,使用临近-贪婪算法实现AP自适应布局。本文依据环境信息构建环境信息矩阵,并基于AP位置的初步选择和信号传播模型实现仿真指纹库的构建,接着使用临近-贪婪算法依次实现单个AP的局部布局最优,直至指纹库区分度值达到最大化,实现AP的自适应布局。而且基于上述的算法,本文实现了自适应AP布局软件的设计。最后,本文使用蓝牙室内定位系统搭建实验平台,在测试环境中对本文提出的自适应AP布局算法进行仿真实验。通过和经验布局方法、改进遗传算法布局方法进行对比与实验分析,实验结果表明本文提出的算法不仅收敛速度快、复杂度低,而且还提高了系统的定位精度。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92;TP301.6
【部分图文】：

获得图中环境的属性数目遍历属性，得到墙体属性的长宽，中心点坐标，更新二维矩阵遍历属性，得到空间属性的长宽，中心点坐标，更新二维矩阵结束得到环境信息矩阵图 3.16 环境信息矩阵构建过程AP 数目确定P 数目确定主要是基于环境信息矩阵以及有效覆盖区域，使用循环覆盖法.17 所示为 AP 数目确定的部分代码。

图 3.18 AP 自适应布局的部分代码3.8 本章小结本章首先介绍了自适应 AP 布局的算法，主要包括室内信号传播模型的建立、目标环境中 AP 数目的确定，自适应 AP 布局数学模型的建立以及临近-贪婪算法实现 AP 布局。其中，针对室内信号传播模型的建立，本文在目标环境中采集数据，并基于对数路径衰减模型使用最小二乘法拟合信号衰减因子。针对信号传播中存在的障碍物，本文对常见的几种障碍物进行了信号穿透损失测试，得到信号穿透障碍物的损耗。然后在确定环境中 AP 数目的环节中，提出了 AP 有效覆盖区域的概念并使用循环覆盖法使得参考点完全有效覆盖，接着采用最大概率的方式确定 AP 的数目。在建立自适应 AP 布局数学模型的环节中，使用信号传播模型构建仿真指纹库，然后基于参考点间信号的欧式距离，构建指纹库区分度函数，确定自适应 AP 布局数学模型。接着，在实现 AP 的自适
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本文编号：2883152