基于WiFi的医院内定位与信息交互系统研究与设计

发布时间：2020-05-16 23:44

【摘要】：当今社会,随着人口不断增涨和人口老龄化,人们对于医疗服务的需求逐渐增加,给医院的管理和服务造成了巨大压力。建设医院内定位及信息交互系统,可以提升医院的综合管理水平和医疗服务水平,使现有的有限的医疗资源得到充分利用,是现代化医院建设的重要环节。医院内定位及信息交互系统包含系统硬件、定位模块和信息交互模块三部分。系统硬件实现WiFi信号的发射和接收,定位模块实现室内定位功能,信息交互模块实现信息交互功能。本文对WiFi信号进行采集,采集到的数据经过改进型WiFi位置指纹定位算法进行运算,得到位置信息,位置信息通过医院内定位及信息交互系统软件实现交互。本文有三大工作,一是开发了基于Android操作系统的手机WiFi信号采集软件,二是对基于WiFi信号的位置指纹定位法进行改进,三是设计医院内定位及信息交互系统并进行了软件开发。论文的主要工作如下:1.使用Java语言在AndroidStudio开发平台上,开发了手机WiFi信号采集软件。对采集到的WiFi信号特性进行了分析,采用均值滤波对WiFi信号时变的RSSI值进行了预处理;选择对数衰减模型作为信号强度与AP距离关系模型。2.提出来一种基于最强AP聚类特征的离线位置指纹库的优化方案,在不改变参考点数量的情况下,减少在线定位阶段参考点匹配数量。设计了原始指纹库和优化后指纹库的定位对比实验,实验结果表明采用优化后的指纹库可减少匹配时间、提高在线定位速度。3.对在线定位的WKNN算法进行了参考点权重改进。设计了对比试验,分别用NN、KNN、WKNN和本文提出的改进型WKNN算法进行在线定位测试,结果表明本文提出的改进型定位算法在定位精度和定位稳定性方面表现最佳。4.设计室内定位及信息交互系统并进行了软件开发,实现了部分核心功能。
【图文】：

图中五角星为 AP，每个卧室和客厅均设置成三角分布的 3 个 AP，圆圈为参考点，每个卧室和客厅均匀地设置了一定数量的参考点，其中卧室 1 有 16 个参考点，卧室 2 有 20 个参考点，卧室 3 有 22 个参考点，客厅有 30 个参考点。整个实验环境共有 12 个 AP 和 88 个参考点。4.2.2 实验流程1.建立原始离线位置指纹库首先在实验场景中建立坐标平面系，标记 88 个参考点位置坐标。在参考点处采集 12 个路由器的信号，用时 5s，对每个路由器信号采集 100 个RSSI 值。对 100 个 RSSI 值求均值，，作为该路由器信号在待测点处的 RSSI 值，每个待测点处对应 12 个 RSSI 值，这 12 个 RSSI 值组成该参考点处的 12 维信号向量。记录 88 个参考点位置坐标和每个参考点对应的 12 维信号向量。建立了一个包含88 个参考点信息的离线指纹库。2.建立优化离线位置指纹库

完成在线定位流程。定位算法流程图4.3.2 在线定位算法具体步骤及计算公式1.取得最近的 4 个参考点在线匹配算法常用的有近邻法、K近邻法和基于K近邻法改进的加权K近邻法。根据需要匹配的参考点范围，在匹配范围内计算待测点与所有参考点的距离，选取前K 个与待测点距离最近的参考点。1 2...j j j jNR = R R R 表示在待测点 j 接收到的N 个 AP 的信号强度，则待测点 j 与参考点i的距离一般用信号欧氏距离表示：
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R197.3;TP311.52;TN92

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本文编号：2667545