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基于位置指纹的WIFI室内定位研究

王亚涛  
【摘要】:随着智能手机数量的爆发式增长与移动互联网的发展,在室内环境中提供精确的基于位置的服务的要求越来越强烈。由于WIFI作为一种室内环境下无处不在的网络基础设施,具有定位精度高,抗干扰强,定位成本低等原因,成为目前室内定位技术的研究热点。然而,复杂的室内无线电传播环境,对基于位置指纹的WIFI定位技术提出了极大的挑战。本文对基于WIFI的指纹定位技术进行了系统的研究。针对典型的指纹库两步定位系统中存在的影响最终定位准确度和定位时间复杂度的关键因素做了深入研究。本文主要工作和贡献包括:对室内特定环境下的WIFI信号特性做了分析,提出使用对数衰减模型对实际数据进行拟合,重点分析了不同楼层条件下,衰减模型的参数优化问题;在离线分析阶段,对WIFI信号做了全面分析,重点分析了可能造成定位准确性降低的各种因素,通过实验说明了采集阶段存在的终端的各向异性问题;对采集终端朝向方位对WIFI信号强度影响也做了分析比较;通过数据分析,指出在指纹库构建阶段普遍存在的信号暂时性“消失”现象,针对这一现象提出使用临近平均插值的预处理,降低指纹库数据不准确带来的定位误差问题;最后在在线定位阶段,对传统的WKNN做自适应K值加权改进,避免WKNN使用固定的K值在定位阶段带来的较大误差,同时为了降低整个定位系统的时间复杂度,提出使用基于Kmeans和EWKNN的两层改进算法。实验表明,整个系统可以有效提高定位精确性,并且降低大区域定位时的时间复杂度。


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