基于CSI的室内指纹定位算法研究

发布时间:2018-01-11 00:29

  本文关键词:基于CSI的室内指纹定位算法研究 出处:《太原理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 室内定位 无线Wi-Fi 指纹定位 信道状态信息


【摘要】:随着Wi-Fi技术的不断成熟以及无线设备在室内的广泛部署,基于无线信号的室内定位技术受到了越来越多的关注。其中基于位置指纹的定位技术由于其成本低、应用范围广且无需额外硬件支持等优势,成为了室内定位领域研究的重点。近年来,由于硬件设备不断支持物理层信道状态信息的获取,基于CSI(Channel State Information)的指纹定位技术为室内定位的研究提供了新思路。由于CSI提供了更精细的信道状态信息,而且受多径效应影响小,信号特征变化较RSSI更加稳定,因此CSI的出现为室内指纹定位技术的研究与发展引领了新的方向。目前大多基于CSI的指纹定位系统在采样阶段只利用信道的振幅信息作为位置的指纹特征,对信道状态的分析不够完善;而且在定位阶段通常不考虑定位环境相对于基准环境的变化,仅利用现有的算法进行指纹特征的匹配,致使定位误差较大,定位精度仍需提高。本文针对上述指纹定位系统存在的不足,通过分析信道的CSI特征,利用数学方法提取到了可靠的相位信息,增加了定位时可用的信息量。同时,针对不同的室内环境,提出了两种定位解决方案:首先,在室内环境信道稳定的情况下,提出了基于相关系数的指纹定位算法。该算法通过验证节点间相关系数与位置之间的关系,利用矩阵间的相关系数来获取两个地点或两种状态间的匹配概率,最后利用匹配概率最大和次大的点的坐标来估算待测点的最终位置。与Bayes算法相比,该方法降低了概率计算的复杂度,实现了更便捷的位置估计。其次,当定位环境相对于采样环境发生较大的变化时,提出了自适应修正模型定位算法。在信道不稳定的情况下,该算法通过引入一个基于采样环境的扰动因子PEM(Percentage of nonzero Elements),来反映定位环境相对于基准环境的变化,然后利用建立的自适应修正模型完成指纹数据库的更新;最后通过改进的AWKNN(AP weighted and distanced weighted K Nearest Neighbor)算法实现了待测点的位置估计。实验结果证明:定位阶段信道稳定时,基于相关系数的定位算法通过引入相位信息,使待测点的平均定位误差从1.18m降低到了0.75m,而且相比于Bayes算法,相关系数算法大大降低了定位计算的复杂度,提高了系统的定位性能。在信道不稳定时,自适应修正模型定位系统相比之前的指纹定位系统FIFS和CSI-MIMO,准确率分别提高了67%和25%,而且自适应修正模型算法实现了不同环境下系统的自适应定位,进一步推动了室内定位技术的发展。
[Abstract]:With the continuous maturity of Wi-Fi technology and the extensive deployment of wireless devices in the room. The indoor location technology based on wireless signal has been paid more and more attention, among which the location fingerprint based location technology has the advantages of low cost, wide application range and no additional hardware support. In recent years, because of the hardware equipment support the physical layer channel state information acquisition. Based on CSI(Channel State Information). The fingerprint location technology based on CSI provides a new idea for indoor localization research, because CSI provides more detailed channel state information. Moreover, it is less affected by multipath effect, and the change of signal characteristics is more stable than that of RSSI. Therefore, the emergence of CSI has led a new direction for the research and development of indoor fingerprint location technology. At present, most fingerprint localization systems based on CSI only use the amplitude information of the channel as the fingerprint feature in the sampling stage. Sign. The analysis of channel state is not perfect; In the localization stage, the change of the location environment relative to the reference environment is not considered, only the existing algorithms are used to match the fingerprint features, resulting in a large positioning error. The location accuracy still needs to be improved. Aiming at the shortcomings of the fingerprint location system mentioned above, the reliable phase information is extracted by mathematical method by analyzing the CSI characteristics of the channel. At the same time, for different indoor environment, two localization solutions are proposed: first, in the case of indoor environment channel stability. A fingerprint location algorithm based on correlation coefficient is proposed, which verifies the relationship between the correlation coefficient and the location between nodes, and obtains the matching probability between two locations or two states by using the correlation coefficients between matrices. Finally, the coordinates of the points with the maximum and sub-maximum matching probability are used to estimate the final position of the points to be measured. Compared with the Bayes algorithm, this method reduces the complexity of the probability calculation. A more convenient location estimation is realized. Secondly, when the location environment changes compared with the sampling environment, an adaptive modified model location algorithm is proposed. In the case of unstable channel, an adaptive modified model location algorithm is proposed. The algorithm introduces a PEM(Percentage of nonzero elements based on sampling environment. To reflect the change of the location environment relative to the reference environment, and then use the self-adaptive correction model to complete the fingerprint database update; Finally, the improved AWKNN(AP weighted and distanced weighted K Nearest neighbor was adopted. The experimental results show that the channel is stable in the positioning phase. The algorithm based on correlation coefficient can reduce the average positioning error from 1.18m to 0.75m by introducing phase information, and compared with Bayes algorithm. Correlation coefficient algorithm greatly reduces the complexity of location computation and improves the positioning performance of the system. Compared with FIFS and CSI-MIMO-based fingerprint location system, the accuracy of adaptive modified model localization system is improved by 67% and 25%, respectively. The adaptive modified model algorithm realizes the adaptive location of the system in different environments, which further promotes the development of indoor positioning technology.
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 汪家铭;CSI机器故障诊断专家系统及其应用[J];热力发电;1994年04期

2 汪家铬;;CSI机器故障诊断专家系统及其应用[J];川化;1994年03期

3 汪家铭;CSI机器故障诊断专家系统及其应用[J];自动化与仪表;1994年04期

4 汪家铭;CSI机器故障诊断专家系统及其应用[J];设备管理与维修;1994年08期

5 汪家铭;CSI全自动机器故障诊断专家系统简介[J];中国设备管理;1994年05期

6 汪家铭;CSI机器故障诊断专家系统及其应用[J];大氮肥;1994年04期

7 ;欧学者研发可完全取代灯泡的高CSI白光LED[J];电源世界;2007年12期

8 赵炯;国外网络产品新动向——CSI(计算机安全公司)的Cybex KVM交换机[J];计算机与数字工程;2000年01期

9 李莉;王珂;韩力;;CSI对MIMO系统容量影响的仿真与分析[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2007年07期

10 王志刚;单利民;尚雷;谢文杰;秦纲;刘春秀;俞伯祥;董明义;蔡啸;周莉;夏小米;赖元芬;王曼;孙丽君;方建;何苗;胡涛;吕军光;;CsI(T1)晶体量能器中硅光二极管的核计数器效应研究[J];高能物理与核物理;2006年09期

相关会议论文 前3条

1 李晓薇;;可持续性管理在GxP系统中的应用[A];天津市电视技术研究会2014年年会论文集[C];2014年

2 BESⅢ EMC组;;BESⅢ量能器CsI(Tl)晶体读出用硅光二极管的检测[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2006年

3 蔡啸;尚雷;边渐明;陈文君;董明义;方建;赖元芬;李光义;刘春秀;刘万金;穆礼光;秦刚;单利民;孙丽君;王曼;王志刚;夏小米;谢文杰;严亮;俞伯祥;袁诚;张宏杰;赵正印;张振华;周莉;胡涛;吕军光;;CsI(Tl)晶体量能器探测单元宇宙射线实验的建立与调试[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2006年

相关重要报纸文章 前7条

1 高阿娜;CSI阿特斯——追逐着太阳奔跑[N];中国现代企业报;2007年

2 汪沁;启动空运CSI[N];国际经贸消息;2002年

3 本报记者 俞凌琳;荣威挤进CSI背后[N];21世纪经济报道;2009年

4 本报记者 邢锐;广汽本田再次问鼎CSI[N];中国经济时报;2011年

5 王爽;济南将推出首批CSI住宅[N];中国建材报;2009年

6 苏新;CSI阿特斯在美国纳斯达克上市[N];中国高新技术产业导报;2006年

7 本报记者 李小石;电价上涨 CSI阿特斯瞄准太阳能发展新契机[N];机电商报;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 胡俊鹏;CsI(Na)晶体的辐射发光特性及探测性能研究[D];华北电力大学;2015年

2 王凯;基于CSI测距的轻量级指纹室内定位技术研究[D];西安电子科技大学;2014年

3 郭超;自适应CSI反馈的下行MU-MIMO MAC协议研究[D];西安电子科技大学;2015年

4 田丽玟;基于CSI的室内指纹定位算法研究[D];太原理工大学;2017年

5 杨忠现;2D-CSI定量分析遗忘型轻度认知功能障碍患者颅内代谢物的初步研究[D];汕头大学;2011年

6 曾庆展;载波聚合下CSI反馈及分量载波间干扰的研究[D];电子科技大学;2012年

7 孙丽梅;CSI体系保障性住房的产业化建设理论研究[D];大连理工大学;2014年

8 温可佳;CSI中无动词小句的研究[D];东北林业大学;2010年

9 熊理锋;瑞芬太尼复合异丙酚麻醉中BIS与CSI两种麻醉深度指标的比较及对记忆的评价[D];中南大学;2007年

10 庄宗良;基于CSI的中压同步电动机变频起动及调速控制[D];哈尔滨工业大学;2012年



本文编号:1407439

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/1407439.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户c474b***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com