收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

WLAN位置指纹室内定位关键技术研究

陈丽娜  
【摘要】:移动智能终端的广泛应用和无线网络的快速普及和大量应用,使得基于位置服务(Location Based Services, LBS)的应用需求呈现出快速、大幅增长趋势,LBS迅速发展和普及到了社会生活和生产的各个领域,并逐渐显示出了良好的技术发展前景和巨大的应用市场空间。借助位置信息需求,定位技术与基于位置的服务的发展紧密地联系在一起了。其中,可靠而高效的室内定位技术是实现LBS的前提和关键所在。 在已有的室内定位技术中大多需要额外的专用硬件设施,定位成本高,定位精度和覆盖范围受硬件条件的限制,不利于LBS在室内环境的应用和推广。基于无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)和接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)的室内定位技术,充分利用现有的WLAN公共基础设施,无需任何其它专用设备,只需特定的定位软件,即可通过移动智能终端实现定位。WLAN的室内定位技术因其较低的定位成本、且能满足大多数室内应用对定位精度的需求,已经成为室内定位技术的首选。但是,随着室内无线接入点的广泛部署和智能终端设备的不断增减,室内无线电传播环境越来越复杂,RSS表现出高度的多变性和复杂性,这严重影响了基于RSS的WLAN指纹定位系统的定位精度,给基于WLAN的位置指纹室内定位技术带来了全新的研究内容,也给研究工作者提出了更为艰难的挑战。 本文对WLAN的基于RSS的位置指纹定位技术开展了较为深入地调查和研究。着眼实用,以LBS为研究应用背景,围绕提高RSS信号的可信度这一关键问题,以提高室内定位的可靠性和有效性为研究目标,以基础理论研究为主,采用软件与硬件结合、仿真和实验并重的研究方法,对WLAN指纹定位的定位区域聚类、AP选择、RSS信号定位特征提取等主要技术环节进行了研究。主要贡献归纳为以下几点: ·调查研究了室内RSS信号的分布特点。为了更好地描述RSS信号分布,本文选取了四种典型的室内环境(普通住宅、办公楼、教学楼和商场)进行信号收集,分析了人员、接收器方向以及样本数量对RSS信号的影响。提出了一种基于改进的双峰高斯模型(Improved Double-peak Gaussian Distribution, IDGD)定位算法。实验证明,与传统的基于直方图和高斯模型的定位技术相比,在保证相同定位精度前提下,基于IDGD的定位算法可减少大约70%的样本数量。因此IDGD算法可以大幅度地减少样本数量,减少数据采集工作量,节约定位成本,提高系统的定位精度。 ·研究了大定位目标区域的聚类问题。在较大范围的室内定位环境,RSS的统计特性变化更大,对于基于学习型定位算法来说,对整个定位区域进行学习,将增加算法复杂度,建立的定位模型不是最优的,从而不利于提高系统的定位精度。若采用聚类算法,将大的定位目标区域划分为若干个较小的定位子区域,然后在每个定位子区域建立区域定位模型,将降低计算复杂度,提高定位精度。本文针对已有的聚类分块问题没有考虑信号的相关性,从而导致分类精度不够高的问题,提出了一种将RSS信号白化后再进行k-means聚类的算法。实验表明,与k-means聚类算法相比,本文提出的聚类算法可平均提高3.7%的聚类准确度,更有利于降低系统计算复杂度,节约终端能耗,提高定位精度。 ·研究了接入点(Access Point, AP)选择问题。来自不同AP的RSS信号所包含的信息量是不同的,在当前各个公共热点高密度部署AP情况下,这种差异尤为明显。因此并不是所有的AP提供的RSS信号都有利于定位,很多RSS可能受到各种各样的噪声影响,含有大量的冗余信息,不仅不会提高系统的定位精度,反而起到相反的作用。因此需要对RSS信号也就是AP的定位能力进行判别,筛选出最优的AP集合用于定位。针对已有的AP选择算法没有考虑AP的查全率和查准率问题,本文基于信息熵理论,提出了基于信息增益权重的AP选择算法。实验表明,利用该算法优化的AP定位子集合,更有利于去掉冗余的AP,提高定位算法的解算效率和定位精度。 ·研究了提取RSS信号的有效定位特征问题。采用特征提取算法提取RSS信号的定位特征,有利于去掉RSS信号包含的冗余信息,提高RSS信号的可信度。本文针对已有算法只考虑有效提取RSS的线性特征问题,提出了基于核函数的直接判别特征提取(KD-LDA)算法,该算法可充分利用RSS信号的非线性特征。实验表明,联合本文提出的聚类和AP选择算法,采用学习机器支持向量回归定位模型,可实现在1米内的定位精度置信概率达37.1%,最大误差为4.12米。与传统的定位算法相比,可显著提高系统小误差定位(1米内)的概率,缩小系统的定位误差范围,优化系统定位性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李军;张会清;;一种室内定位中NLOS误差抑制算法[J];控制工程;2009年S2期
2 宦若虹;李义冬;何晓慧;陈庆章;;基于无线传感器网络的室内定位系统[J];机电工程;2011年08期
3 房秉毅;;基于超宽带技术的室内定位系统[J];电子技术应用;2006年07期
4 李瑛;胡志刚;;一种基于BP神经网络的室内定位模型[J];计算技术与自动化;2007年02期
5 李瑛;胡志刚;刘洋;;一种基于BP神经网络的室内定位模型[J];计算机应用;2007年S1期
6 李孝辉;刘娅;张丽荣;;超宽带室内定位系统[J];测控技术;2007年07期
7 朱敏;;无线局域网定位技术研究[J];电脑与电信;2007年11期
8 梁韵基;周兴社;於志文;倪红波;;普适环境室内定位系统研究[J];计算机科学;2010年03期
9 施晓东;王玫;;基于IR-UWB脉冲序列的非相干能量检测TOA估计[J];桂林电子科技大学学报;2007年02期
10 张明华;张申生;曹健;;无线局域网中基于信号强度的室内定位[J];计算机科学;2007年06期
11 常浩;黄智刚;赵昀;李锐;;高精度室内定位系统的伪卫星布局研究[J];遥测遥控;2007年06期
12 赵军;李鸿斌;王智;;无线网络室内定位系统研究[J];信息与控制;2008年04期
13 徐日明;庄长远;俞斌;;基于RSSI的动态修正室内无线定位算法[J];电脑知识与技术;2010年03期
14 陈得昌;吴介军;王庆林;黄中;;基于粒子滤波的RFID室内节点定位跟踪研究[J];信息技术;2011年08期
15 徐凤燕;石鹏;王宗欣;;基于参数拟合的距离—损耗模型室内定位算法[J];电路与系统学报;2007年01期
16 王长龙;张静;朱满江;;基于能量检测的MAX-TC混合算法的研究与分析[J];大众科技;2008年01期
17 朱娟;周尚伟;马启平;;基于RFID的室内定位算法[J];微计算机信息;2009年23期
18 沈田;;无线室内定位系统研究[J];中国新通信;2009年17期
19 高明;吉祥;刘宇;吕宏;;ZigBee技术在室内定位中的应用[J];西安工业大学学报;2010年01期
20 赵岩;吴训忠;;基于Ad-Hoc传感器网络的室内定位系统[J];仪表技术;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 房秉毅;李熹;;超宽带室内定位系统研究[A];2005年全国超宽带无线通信技术学术会议论文集[C];2005年
2 邓志安;徐玉滨;;基于支持向量机回归算法的WLAN室内定位系统[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
3 王长龙;王玫;张静;朱华;;基于标签定位的MAX-TC混合算法的研究与硬件实现[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
4 郭明涛;李文元;龚福春;;室内定位方法分析[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
5 胡正群;施浒立;裴军;杜晓辉;;基于信号强度的定位技术分析研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 高春华;蒋浩;葛星;叶保留;陆桑璐;;一种支持Internet远控的智能家居监控系统的设计与实现[A];第七届和谐人机环境联合学术会议(HHME2011)论文集【poster】[C];2011年
7 王胤阳;张林;孙浩;叶保留;陆桑璐;;面向智能家居环境的车载监控系统的设计与实现[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈丽娜;WLAN位置指纹室内定位关键技术研究[D];华东师范大学;2014年
2 张宴龙;室内定位关键技术研究[D];中国科学技术大学;2014年
3 张明华;基于WLAN的室内定位技术研究[D];上海交通大学;2009年
4 申兴发;基于无线传感器网络的分布式定位跟踪系统[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周晓军;基于室外辅助和惯性导航的室内定位方法的研究与实现[D];杭州电子科技大学;2014年
2 邓晓华;基于CSI的被动式室内定位与目标计数方法研究[D];杭州电子科技大学;2014年
3 陈颢文;基于WIFI网络的手机室内定位系统设计与实现[D];湖南大学;2013年
4 马岳雷;基于WLAN的室内定位技术研究[D];兰州大学;2014年
5 丁园园;基于RFID的室内定位技术研究[D];西南交通大学;2014年
6 张是;基于ZigBee的室内定位算法与辅助火灾救援决策平台实现[D];东华大学;2014年
7 饶志训;基于ZigBee技术的室内定位系统研究[D];湖北工业大学;2014年
8 万畅;基于RFID的室内定位算法研究[D];厦门大学;2014年
9 孙瑜;射频识别(RFID)室内定位算法研究[D];西南交通大学;2005年
10 赵军;基于射频信号强度的零配置室内定位系统[D];浙江大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978