基于WiFi的室内指纹定位技术研究

发布时间：2017-09-13 15:29

  本文关键词：基于WiFi的室内指纹定位技术研究

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【摘要】：伴随着互联网全球普及,现代通信技术改进、全球定位系统(Global Position System,GPS)发展、人类室内活动半径逐步扩大及室内环境越发复杂化等,室内动态位置感知在实际需求中与日俱增。然而目前广泛应用的GPS定位方案在室内信号较弱且缺乏配套室内地图等,故催生出多种类的室内定位解决方案,在当前繁多室内定位解决方案中,基于Wi Fi(Wireless Fidelity)的室内定位方案具有成本低,维护便捷,施工方便,功耗低等优点,但是同时该方案又普遍存在定位精度低,设备资源利用率低,抗干扰能力差,前期建库人力成本投入大等,使得该方案一直为热门的研究领域。本文核心内容为在Wi Fi环境下对室内指纹定位技术的改进与实现,文中将通过以下几个方面来优化上述缺陷:(1)理论方面创新的提出了利用惯性导航设备快速建库方法与基于环境的衰减系数建库两种建库方法,提升了建库速度与减小了建库所需信息量,并有效解决了建库阶段成本大的问题。(2)在定位算法实施方面,针对设备接收信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)等信息在真实环境下存在随机波动问题,引入了一系列有效的数据预处理方法来克服,提升定位精度与应用体验。(3)工程方面首先基于高通官方AR9344参考设计DB120平台进行硬件电路优化,包括射频电路的输入输出校验控制与功率控制等。其次为该平台移植Open Wrt了系统,并优化驱动层数据包过滤,从而实现高效实时地获取设备接收信号强度,然后通过对无线管理模块hostapd二次开发实现控制无线信标帧(BEACON)与终端探测回复报文(Probe Response)发送频率,从而降低终端漫游的粘滞性来保证终端处于定位的最佳环境。通过上述方案在很大程度上解决了实际应用在室内定位精度严重不足,鲁棒性差,时间累积误差等问题。最后就如何在更加复杂室内环境下进一步提高定位精度与稳定性等问题上提出下一步解决思路。
【关键词】：OpenWrt WiFi 定位 探帧
【学位授予单位】：四川师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 室内定位技术研究现状10-12
• 1.3 主要工作及章节结构12-14
• 2 室内定位技术概述14-22
• 2.1 室内信号测量方法14-16
• 2.2 室内定位算法16-20
• 2.2.1 三边测量法16-17
• 2.2.2 三角测量法17-18
• 2.2.3 指纹法18
• 2.2.4 邻近法18
• 2.2.5 视觉分析法18-19
• 2.2.6 极大似然估计法19-20
• 2.3 性能评价准则20-22
• 2.3.1 定位精度20
• 2.3.2 连续定位精度20
• 2.3.3 复杂度20-21
• 2.3.4 系统健壮性21
• 2.3.5 可扩展性21-22
• 3 两种改进指纹库构建方法22-36
• 3.1 室内指纹定位数据库高密度快速采集方法22-29
• 3.1.1 数据库采集步骤22-24
• 3.1.2 计步仿真24-25
• 3.1.3 计步实验25-29
• 3.2 基于衰减系数建库法29-36
• 3.2.1 衰减系数建库定位方法29-34
• 3.2.2 衰减系数建库仿真34-36
• 4 室内定位方法分析36-42
• 4.1 数据预处理36-37
• 4.2 聚类与时间窗平滑37-40
• 4.3 确定性匹配方法40-42
• 5 基于WIFI的室内指纹定位系统实现42-63
• 5.1 设备与场景描述42-43
• 5.2 系统架构与硬件电路优化43-46
• 5.3 系统实现与初步结果46-50
• 5.3.1 建库系统及优化方法46-49
• 5.3.2 定位系统的实现49-50
• 5.4 数据探测与优化50-53
• 5.5 代码流程图53-58
• 5.6 系统方法分析58-63
• 总结展望63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 在校期间的科研成果70

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本文编号：844524