信号源位置指纹定位系统中接收机个数及位置的优化研究

发布时间：2020-12-30 02:49

　　随着无线电技术的迅猛发展,定位服务越来越受到人们的欢迎。定位主要分为室外定位和室内定位两种。室内是人们生活时间最长的场所,研究室内定位有非常广泛的应用前景。但室内环境相对复杂,既要克服环境带来的多径效应,又要满足相对狭小空间对定位精度的要求。当前基于WiFi的位置指纹定位技术由于无需增加额外的硬件设备、AP覆盖广等特点受到众多学者的关注。本文借鉴其优点,研究信号源位置指纹定位系统,重点对系统中接收机个数及位置进行优化研究,主要内容如下:首先,根据建立的信号源位置指纹定位系统结构,分析了定位系统的工作原理及室内干扰因素对信号强度的影响。针对室内干扰因素对信号强度的波动影响及保证定位精度节约定位成本的要求下,建立了接收机个数及位置优化的数学模型。以增大接收机与参考点之间的欧氏距离为依据,优化接收机的位置;以全覆盖被测范围为原则,确定接收机的个数。其次,为克服标准布谷鸟算法搜索能力差、收敛速度慢等缺点,提出了采用改进布谷鸟算法对接收机位置进行寻优的算法。利用非线性反正切函数对步长因子和随机游动系数进行改进。通过标准的测试函数对改进的算法进行了仿真测试,结果表明,改进的布谷鸟算法的寻优能力和收... 

【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

信号源位置指纹定位系统结构图

信号源位置指纹定位系统中接收机个数及位置的优化研究8（2）采集节点采集节点主要由接收机和嵌入式控制器组成。它的主要作用是充当网络节点，接入无线网络，接收服务器发送的指令，采集信号源的信号强度，并将采集的数据处理后通过无线网络传输给服务器。（3）无线路由无线路由借助于路由器功能实现无线网络中的Internet连接共享。为室内无线电信号源位置指纹定位系统提供一个无线局域网，为服务器和采集节点分配IP地址，实现服务器与采集节点的通信连接。（4）服务器服务器是信号源位置指纹定位系统的主要部分，它不仅负责连接无线电网络，设置采集节点的参数、发送采集指令，还为用户提供计算服务，存储和处理相关数据等工作。2.1.2信号源位置指纹定位的基本原理信号源位置指纹定位系统与传统的位置指纹定位系统的工作原理基本相似。在定位空间中，利用信号强度与物理位置的关联信息构建指纹数据库，并将待测点的信号强度与之前建立的数据库进行信息匹配，找出相似度最大的位置点作为定位点。具体可以将定位过程分为两个阶段，离线阶段(训练阶段）和在线阶段[36,37]。其主要原理图如2.2。(?,?)(x,y)12(,)mrssrssrss11121(,)mrssrssrss11(x,y)22(x,y)21222(,)mrssrssrss12(,)nnnm(,)rssrssrssnnxy图2.2信号源位置指纹定位原理图

河北工业大学硕士学位论文17（a）两个接收机定位情况（b）三个接收机定位情况图2.6不同接收机个数的定位情况根据接收机个数优化理论的描述，每个参考点需要至少被三个接收装置有效覆盖，才能满足定位需求。当随着定位空间增大，三个接收端可能无法保证覆盖所有参考点，就需要考虑增加接收机的个数。因此，以保证区域内任意一点都能够被至少三个接收机覆盖为依据，合理选择接收机的个数。2.4接收机个数及位置的优化模型通过2.3节的理论可知，接收机的位置优化可以通过增大参考点之间的欧式距离；接收机的个数可以通过定位空间是否被至少三个接收机有效覆盖确定。因此，接收机建立的数学模型主要有两个方面，一是位置的优化模型，二是个数的优化模型。模型汇总步骤如下：步骤1：确定接收机位置。首先需要根据定位空间，确定参考点位置及个数n，接收机个数m。初始时，将m设为3。建立的数学模型如式（2.19）到（2.24）。12fmax(ff)（2.19）21111()ikjknnmiijkfrssrssn（2.20）22111()1inifLfn（2.21）21,1()iikjknmjjikLrssrss（2.22）22000()()10lg(()()/)ikikikrssdrssdnxxyyd（2.23）


本文编号：2946833