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基于位置指纹的WLAN室内定位技术的研究

邓彩云  
【摘要】:随着移动互联网的爆发式发展和智能终端的普及,人们对基于位置服务的需求越来越高。在复杂的室内环境中,卫星信号极弱,导致全球定位系统的定位精度不理想,因此,出现了许多针对室内环境的定位方案,其中,基于WLAN的定位技术凭借广泛存在的WiFi网络的优势而备受关注。基于位置指纹的WLAN室内定位也因其高精度成为目前最热门的研究课题。但基于位置指纹的WLAN室内定位仍面临一些主要问题以待解决。在离线阶段,传统采集法需要遍历所有位置并采集对应的指纹信息,且有人员流动时定位精度波动更大,这不利于位置指纹定位法的普及,特别是大型的定位场景。另外,接入点的数量和部署位置对定位精度也有一定的影响,因此在接入点的部署过程中需考虑到接入点的动态变化对定位结果的影响,如某个接入点出现故障时,定位精度会有所下降。针对以上问题,本文提出并实现了改进的接入点布局方案和指纹数据库构建方案,最后对改进的算法进行一系列的测试。本文完成的主要工作如下:1)分析现有的接入点布局方式的不足,针对接入点的动态变化对定位精度和可靠性的影响这一问题,提出了基于定位可靠性的接入点布局优化方案。优化布局方案通过增加最少的冗余接入点数,使得系统的可靠性达到0.99,且当冗余系统中任意一个接入点出现故障时仍能满足信号全覆盖和足够的定位精度。之后对改进的接入点布局方案进行了仿真测试和分析。2)分析现有的指纹数据库构建方法的不足,主要从提高指纹数据库的准确性和定位精度着手,提出了基于接收信号强度时变性的指纹数据库构建方法。充分利用接收信号强度的时变性特征,将普通克里金插值法从空间维度扩展到时空维度,通过采集部分参考点的时空指纹信息来构建整个指纹库。3)在实际环境中进行室内定位实验,并采用基于接收信号强度时变性的克里金插值法来构建指纹数据库。实验结果表明,该环境中,当插值率为50%时,该方法比普通克里金插值法的平均插值误差降低了28%,较传统采集法的平均定位误差降低了37%,因此验证了该方法的有效性和实用性。本文重点对接入点布局和指纹数据库构建方案进行优化,并在相应场景下实现了改进方案,对WLAN室内定位的研究具有一定的实用价值和参考意义。


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