基于RSS的室内无线定位系统的设计与实现

发布时间：2017-06-13 22:08

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【摘要】：进入21世纪以来,定位技术越来越被人们熟知和应用。定位技术有室外定位技术和室内定位技术两种。目前室外定位应用广泛、技术成熟,比如美国的GPS全球定位系统和我国北斗定位技术。高精度的地位技术给军事和民用领域带来了很大的便利,但是由于室外的卫星信号穿透能力弱,在室内无法搜索到卫星信号,因此,直接将室外的定位技术应用到室内是行不通的。当前室内定位技术也有不少,有的基于信号的到达角度,有的依据三角定位法等等。随着无线通信技术的发展,现如今室内几乎充满的了无线WiFi信号,如何充分利用现有的无线信号资源,为用户提供室内定位服务非常具有现实意义。本文首先分析了现有的基于WLAN的室内定位技术,将室内定位技术按照采取的方法不同分成多个门类进行说明讲解。并详细列举了每种方法的优势与不足。重点介绍了基于RSS接收信号强度技术的优越性,并分析了基于RSS目前主流的几种算法。论文的主要工作如下：1.使用瘦客户端的设计思路,服务器上使用web服务为用户提供地理位置定位服务,将所有运算放在服务器上；将系统按照分层设计的思路,分为逻辑计算层和数据持久化层,将系统的耦合性降低。2.提出了使用卡尔曼滤波算法去除掉信息采集过程中的噪点,离线阶段的数据采集的工作量减少,数据的可信度提高。使用K-Means算法将所采集的所有数据分簇划分,使用历史数据,较短时间内多次定位不在同一簇中的结算结果具有较低的可信度。在线定位阶段使用k近临算法(KNN),使用历史记录信息,时间越短,弱信号剧烈变动的信号强度值加权值越低。3.设计并实现一个无线局域网室内定位系统。使用用例图描述用户的需求分析,给出了系统的概要设计方案和详细设计方案,按照分层设计和模块化设计的原则,介绍了系统的组织结构,然后详细介绍了系统的采样处理,定位信息分析对比等关键功能模块。最后给出了系统的测试结果。通过实际测验,使用高斯滤波后的数据采集和采用加权的KNN算法获取的地理位置可靠性高,满足室内定位系统的需求,具有很高的实用价值。
【关键词】：室内定位 卡尔曼滤波 KNN
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN925.93
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-18
• 1.1 选题背景和研究意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 论文组织结构16-18
• 第2章 室内无线定位技术概述18-35
• 2.1 无线信号传播特性18-20
• 2.1.1 室内无线信号传播的特性18-19
• 2.1.2 室内无线信号传播信道19-20
• 2.2 室内定位技术的分类20-25
• 2.2.1 基于不同的传感器进行分类20-24
• 2.2.2 基于信号测量值的分类24-25
• 2.2.3 基于位置感知技术的分类25
• 2.3 基于RSS的室内定位算法25-29
• 2.3.1 基于模型的室内定位算法25-27
• 2.3.2 基于指纹库的室内定位算法27-29
• 2.4 常见的指纹定位算法29-34
• 2.4.1 近邻算法29-31
• 2.4.2 机器识别算法31-33
• 2.4.3 概率算法33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 基于RSS的室内定位算法35-44
• 3.1 离线数据采集优化35-38
• 3.1.1 离线数据采集存在的问题35-36
• 3.1.2 数据预处理滤波算法36-38
• 3.2 在线定位优化38-43
• 3.2.1 数据信号采集38-39
• 3.2.2 分簇算法39-41
• 3.2.3 加权的KNN算法41-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第4章 室内无线定系统的设计与实现44-66
• 4.1 无线定位系统的需求分析44-45
• 4.2 定位系统总体设计45-50
• 4.2.1 定位系统的网络部署结构45-46
• 4.2.2 定位系统的系统逻辑层划分46-48
• 4.2.3 定位系统的组织结构设计48-50
• 4.3 定位系统详细设计与实现50-59
• 4.3.1 离线采集模块设计与实现50-52
• 4.3.2 测量数据处理模块设计与实现52-54
• 4.3.3 通讯处理模块设计与实现54-56
• 4.3.4 系统的开发环境56-57
• 4.3.5 系统主要类图57-59
• 4.4 数据库设计59-61
• 4.4.1 数据库设计59-60
• 4.4.2 数据库物理结构设计60-61
• 4.5 系统测试61-65
• 4.5.1 离线数据采集测试61-63
• 4.5.2 在线定位测试63-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第5章 总结与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 学位论文评阅及答辩情况表72

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