检索结果-内蒙古大学图书馆

电子学报 2022年第8期50卷 1875-1884页

作者：杨小龙李欣玥周牧王勇何维重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室重庆400065

室内定位技术在多领域有着重要的应用,而传统的无线局域网(Wireless Local Area Network,wlan)指纹定位方法通常很少考虑wlan接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)特征的多样性以及来自不同接入点(Access Point,AP)的RSS特征位... 详细信息

室内定位技术在多领域有着重要的应用,而传统的无线局域网(Wireless Local Area Network,wlan)指纹定位方法通常很少考虑wlan接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)特征的多样性以及来自不同接入点(Access Point,AP)的RSS特征位置分辨力的差异性问题,从而导致wlan定位精度不高且定位效率较低.对此,本文提出一种基于多维模糊映射AP优化的wlan室内定位方法.在离线阶段通过多次采集RSS数据提取多维RSS特征,计算AP信息增益比及相应的离线模糊隶属度,并利用模糊关系方程求解多维RSS特征模糊权重;而在在线阶段,则通过多维模糊映射构造模糊判定矩阵并计算AP在线模糊隶属度,同时结合K近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)算法完成对目标的位置坐标计算.实验结果表明,相较于传统的AP优化定位方法,所提方法在线阶段的定位计算开销最高减少了4.12 s,定位误差4 m内的置信概率为91.91%.

关键词： wlan室内定位 AP优化多维模糊映射信息增益比模糊隶属度

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wlan室内定位系统中AP自动布放模型的设计与实现

WLAN室内定位系统中AP自动布放模型的设计与实现

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作者：尤云龙东南大学

学位级别：硕士

随着移动设备和无线局域网的普及,人们对基于位置信息服务的需求量逐渐增加,通过智能手机、笔记本等移动设备,来获取室内位置信息和利用位置信息的服务已密切融入人们的生活。因此,较优的wlan室内定位网络规划设计,将对移动通信各领域... 详细信息

随着移动设备和无线局域网的普及,人们对基于位置信息服务的需求量逐渐增加,通过智能手机、笔记本等移动设备,来获取室内位置信息和利用位置信息的服务已密切融入人们的生活。因此,较优的wlan室内定位网络规划设计,将对移动通信各领域中基于位置信息服务的快速发展有积极的促进作用。本文基于实际项目需求,针对公司原有的wlan室内定位系统在网络规划阶段设计方案中存在的缺陷,而导致所部署的wlan室内网络不能很好的满足信号通信及定位的需求,通过分析研究wlan网络规划阶段中AP布放位置和信道分配两个核心因素,提出并建立了 AP自动布放模型。通过仿真实验,利用该模型部署的wlan室内网络与公司现有的网络规划设计方案所部署的wlan网络相比较,可以有效提高目标区域在信号覆盖率、系统吞吐量及定位精度方面的性能。论文主要工作如下:1)对公司现有的wlan室内定位系统所使用的网络规划方案进行深入分析与研究,分别从AP布放位置和AP分配信道两个核心设计方案分析了当前规划设计存在的不足,设计并实现了 AP自动布放模型。2)针对信号空间欧氏距离概念的提出,论证并仿真验证了信号空间欧氏距离对定位精度的影响,其被视为衡量信号覆盖有利于定位的重要因素,即作为衡量AP布放位置好坏的重要依据,为AP自动布放模型的建立奠定了理论基础。3)完成AP位置布放模型的设计与实现。基于集合覆盖问题的思想,分析AP的布放位置,在相关约束条件下,提出最小AP数量问题的目标函数,并使用遗传算法对目标函数进行求解。4)完成AP信道分配模型的设计与实现。基于k-图着色问题的思想,分析AP的信道分配方案,将公司现有的三信道频率复用方式改为多信道频率复用方式,提出最小化干扰信道分配问题的目标函数,并使用蚁群算法对目标函数进行求解。5)通过搭建仿真环境,验证AP自动布放模型在该环境下的仿真实验结果,并分别从算法性能、信号覆盖率、系统吞吐量及定位精度四个方面,对比原设计方案进行分析,实验得出通过AP自动布放模型所规划的wlan室内网络,在上述四个优化指标方面,相比未优化的方案均表现出较优的测试结果。

关键词： wlan室内定位 AP位置布放 AP信道分配信号传播模型

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基于位置指纹的wlan室内定位技术研究

基于位置指纹的WLAN室内定位技术研究

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作者：孙永亮哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着无线通信和普适计算的发展，基于位置的服务变得多种多样，能够为目标定位、紧急救援、交通管理等提供精确的定位信息。但是由于信号衰减、复杂无线传播环境等因素的影响，室外定位方法在室内环境的应用受限，所以人们开发了多种室... 详细信息

随着无线通信和普适计算的发展，基于位置的服务变得多种多样，能够为目标定位、紧急救援、交通管理等提供精确的定位信息。但是由于信号衰减、复杂无线传播环境等因素的影响，室外定位方法在室内环境的应用受限，所以人们开发了多种室内定位系统。目前，由于无线局域网(Wireless Local Area Network, wlan)的接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)易于测量和其接入点布置广泛，基于位置指纹的wlan室内定位技术已经成为普适计算中位置感知领域的研究热点。但由于在室内环境下存在多种因素影响定位精度并且wlan位置指纹定位技术的一些关键环节还有待深入研究，所以为室内用户提供实时和精确的定位结果仍然面临一些挑战。通过对基于位置指纹的wlan室内定位技术的深入研究和对该领域国内外研究和发展现状的分析，目前wlan位置指纹定位技术主要存在以下几个方面的问题：首先，通常在一个位置可以采集多个RSS样本，但大多数位置指纹定位算法仅利用多个RSS样本的均值定位，对RSS样本的利用效率较低。其次，对于移动用户定位，滤波算法可以利用相邻定位结果之间的空间相近性等信息提高定位精度。但是，已有的线性滤波算法能力有限而非线性滤波算法通常计算复杂度较高。最后，建立位置指纹图的工作量通常较大，并且建立后需要根据室内无线传播环境变化而对其更新从而保证较高的定位精度。因此，针对上述wlan位置指纹定位存在的问题，本文的主要工作和创新点如下：第一，介绍和比较已有室内定位系统的定位原理和特点，在分析各个室内定位系统的基础上，说明wlan位置指纹定位技术的特点及其被广泛研究的原因。然后，总结wlan位置指纹定位技术中的位置指纹定位算法、滤波算法和位置指纹图更新这些关键环节的国内外研究发展现状和目前存在的问题。最后，详细介绍和分析几种典型的位置指纹定位算法和滤波算法，为后续章节的研究奠定理论基础。第二，针对现有位置指纹定位算法利用RSS均值样本定位、RSS样本利用效率低的问题，提出基于RSS矩阵相关的位置指纹定位算法。该算法将在线采集的所有RSS样本排列成矩阵并将参考点的RSS变化程度作为权值计算在线RSS矩阵和参考点RSS矩阵之间的相关系数，根据相关系数选择近邻参考点计算定位结果，可达到比经典近邻选择算法更高的定位精度。在该算法的基础上，针对不同应用场景，提出基于离线和在线计算的两种快速RSS矩阵相关算法。提出的快速矩阵相关算法可有效降低RSS矩阵相关系数的计算复杂度，使该算法更适合实际应用。第三，当前用于处理位置指纹定位结果的Kalman滤波算法采用线性预测模型预测用户状态，这限制了Kalman滤波算法的性能。针对这个问题，提出基于地图匹配的Kalman滤波算法。首先，根据获得的室内地图信息提出室内地图匹配算法。该算法利用室内地图矩阵，实现对建筑结构、人们活动区域和活动路径的识别。根据建筑结构，将不合理的定位结果修正到代表人们活动路径的连接模型上，从而提高定位精度。并在此基础上，将地图匹配算法与Kalman滤波算法相结合，利用室内地图信息和相邻定位结果之间的空间相近性修正定位结果，可大幅度提高定位精度。第四，针对位置指纹图建立的工作量大并且需要根据室内无线传播环境变化而更新的问题，提出一种基于人工神经网络的定位误差修正算法降低静态位置指纹图的影响。该算法首先实时采集少量标记位置坐标的RSS样本并利用近邻选择位置指纹定位算法计算定位坐标和误差，然后利用人工神经网络融合RSS样本和定位坐标并将其作为人工神经网络的输入，建立输入与输出定位误差之间的非线性映射关系。同时利用遗传算法和反向传播算法优化该人工神经网络模型。在线定位时，利用已训练的人工神经网络模型估计定位误差，并根据定位误差修正定位坐标。该基于人工神经网络的定位误差修正算法可以有效降低静态位置指纹图和参考点分布对定位精度造成的影响，提高定位性能。另外，用于训练该定位误差估计模型的RSS样本数量远少于位置指纹图中RSS样本的数量，因此与更新位置指纹图中全部RSS样本相比，该算法可大幅度降低RSS样本采集的工作量。

关键词： wlan室内定位接收信号强度相关系数地图匹配定位误差修正

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基于众包的wlan室内定位技术研究

基于众包的WLAN室内定位技术研究

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作者：张立晔哈尔滨工业大学

学位级别：博士

随着无线网络的大规模部署和智能移动终端的迅速普及,基于位置服务(Location Based Service,LBS)已经广泛应用到社会生活和生产的各个领域,在电子商务、医疗保健、紧急救援、物流管理等方面都展示了良好的发展前景和巨大的市场空间。由... 详细信息

随着无线网络的大规模部署和智能移动终端的迅速普及,基于位置服务(Location Based Service,LBS)已经广泛应用到社会生活和生产的各个领域,在电子商务、医疗保健、紧急救援、物流管理等方面都展示了良好的发展前景和巨大的市场空间。由于无线局域网(Wireless Local Area Networks,wlan)系统已经部署在诸如商场、学校、医院、机场等公共场所,因此在不增加任何硬件设备的情况下,只进行软件开发即可实现对用户位置的估计,这使得wlan定位系统成为实现室内定位导航和LBS发展的首选。然而,受限于室内复杂的电磁环境,接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)数据具有高度不确定性,因此,传统wlan定位系统需要采集大量RSS数据建立radio map,这使得离线阶段采集工作量巨大,限制了wlan定位系统的大规模推广应用。众包技术将radio map的建立过程交给大量志愿者完成,对每个志愿者采集的少量RSS数据进行整合即可获得radio map。基于众包的wlan室内定位系统有效降低了离线阶段的采集工作量,但该系统中仍然有一些关键环节有待深入研究。通过对基于众包的wlan室内定位技术的深入研究和国内外研究现状的分析,目前基于众包的wlan室内定位系统中存在以下几个问题:首先,不管是在线阶段还是离线阶段,每个用户手中的移动终端各不相同,造成严重的设备多样性问题;其次,志愿者使用的移动终端中传感器性能不同,因此无法给所有采集的RSS数据进行位置标记,带来了大量无标记数据,而传统的定位技术无法有效利用未标记数据,造成资源浪费,半监督学习算法虽然能够利用未标记数据,但传统连接图容易受噪声影响,造成定位精度的下降;最后,虽然利用众包技术可以降低离线阶段采集工作量,但每个志愿者采集的RSS数据数量较少,这使得RSS数据的波动会影响所建立radio map的精度,造成定位精度的降低。针对上述基于众包的wlan室内定位系统中存在的问题,本文的主要研究和创新点如下:第一,针对基于众包的wlan室内定位系统中设备多样性带来的RSS差异问题,本文提出了基于线性回归算法的设备多样性问题消除方法,实现了不同设备采集RSS数据的融合。由于不同设备使用的wlan信号接收天线和芯片、信号处理算法都不相同,因此在同一时间同一地点接收的同一AP的RSS值各不相同,但不同设备采集的RSS数据之间存在线性关系,利用线性回归算法对不同设备采集的RSS数据进行处理,能够将不同设备采集的RSS数据映射到同一个数据空间,从而实现了在离线阶段建立具有一致性的radio map,在线阶段实现高精度定位。针对线性最小二乘算法对奇异点敏感的问题,本文提出了利用快速最小截平方算法计算不同设备之间的线性回归系数,从而提高了系统的抗噪声能力。利用线性回归算法可以大幅度消除不同设备之间的差异性,提高整个定位系统的定位精度。在利用线性回归算法消除设备多样性问题后,本文推导得到了radio map中各指纹的误检测概率公式,表明当某一指纹在物理空间上越靠近在线RSS数据的最近邻指纹时,其被误检测概率越高。第二,针对基于众包的wlan室内定位系统中未标记点无法有效利用和半监督学习算法的连接图对噪声敏感的问题,本文提出了基于压缩感知的半监督学习wlan室内定位算法,实现了连接图的精确重构和未标记点的有效利用,提高了定位精度。在建立radio map时,志愿者手中的终端设备不一定全部装备有传感器,有些志愿者出于个人原因会关闭某些传感器,因此很多RSS数据没有对应的位置坐标。半监督学习算法可以利用少量标记点和大量未标记点实现对设备采集RSS数据的坐标估计,不但能够降低离线阶段的采集工作量,而且能够实现对未标记数据的有效利用。通过压缩感知算法,可以实现对连接图权重矩阵的更加精确的重构,从而提高权重矩阵的鲁棒性,实现更加精确的坐标估计。第三,针对基于众包的wlan室内定位系统中RSS数据波动造成radio map精度低的问题,本文提出了基于室内信号传播模型的RSS数据平滑算法,实现了radio map中奇异点的消除和RSS数据的平滑。在radio map中,不管是坐标空间还是数据空间,各指纹之间都存在一定的内在关系,并且利用信号传播模型,指纹在两个空间中的内在关系也存在映射关系。本文利用室内传播模型和相邻指纹上的RSS数据,提出基于信号传播模型的奇异点消除算法(Signal Propagation-based Outlier Reduction Technic,SPORT),实现对每一个参考点上的RSS数据的预测,检测radio map中存在的奇异点,并进行纠正。通过半监督学习算法和压缩感知算法能够更加精确的挖掘各指纹之间的内在关系,并与室内传播模型相结合

关键词： wlan室内定位众包线性回归半监督学习压缩感知信号传播模型

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基于多源信息感知的wlan室内定位精度限研究

基于多源信息感知的WLAN室内定位精度限研究

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作者：王烟濛重庆邮电大学

学位级别：硕士

随着无线通信技术的发展,人们对无线定位的需求与日俱增。在室外环境,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)等室外定位系统已经得到了广泛的运用。但在室内,由于室内环境复杂多变、多径效应明显等原因,GPS等室外定位系统的性能... 详细信息

随着无线通信技术的发展,人们对无线定位的需求与日俱增。在室外环境,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)等室外定位系统已经得到了广泛的运用。但在室内,由于室内环境复杂多变、多径效应明显等原因,GPS等室外定位系统的性能差强人意。近年来,随着无线局域网(Wireless Local Area Network,wlan)的普及与应用,利用现有的wlan基础设施进行定位受到人们的广泛关注。与此同时,wlan室内定位精度限对定位网络的部署和优化具有较强的工程指导作用,因此受到很多了学者的关注。针对现有wlan定位精度限评估方法存在的稳定性差、应用范围局限等问题,本文首先建立了信号分布特征与定位精度限之间的联系,在此基础上,引入目标环境的用户行为特征,构建多源信息特征与定位精度限之间的数学依赖关系。基于此,本文主要工作包括:1.建立信号分布特征与wlan室内定位精度限之间的数学依赖关系。首先,将wlan室内定位过程模拟为并联高斯噪声信道中的信息传播过程,从信息论角度建立所模拟通信系统的信道容量与定位误差之间的关系;其次,建立信号分布特征与wlan室内定位精度限之间的数学依赖关系,推导出目标环境的定位精度限;最后,利用仿真与实测数据对所提方法的性能进行验证。2.基于所研究的wlan室内定位精度限理论,优化定位数据库,降低数据库构建和存储开销。首先,将数据库构建过程模拟为有损信道下的信息传播过程,从信息论角度构建样本容量与定位误差之间的关系;其次,选择合适的采样时间间隔,对实际定位需求下的最小采样数量进行推导;最后,利用实测数据对所提方法的性能进行验证。3.联合信号分布特征与用户行为特征,对wlan室内定位精度限进行推导。首先,将wlan室内定位模拟为彩色高斯噪声信道中的信息传播过程;其次,通过分析目标环境的用户运动特征,建立用户所属区域的信息熵与定位误差之间的关系;再次,基于信道容量与信息熵之间的约束关系,对定位精度限进行推导;最后,在实际环境中基于实测数据对所提方法的性能进行验证。

关键词： wlan室内定位定位精度限信号分布特征用户行为特征

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基于遗传神经网络的wlan室内定位算法研究

基于遗传神经网络的WLAN室内定位算法研究

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作者：孙颖哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在未来全空间位置感知服务信息网络融合的发展趋势下,无线局域网室内定位技术作为这一体系的重要组成和衔接部分将逐渐受到重视和青睐。由最初的距离依赖型算法发展到现在的模式匹配室内定位算法,包括人工神经网络、模糊推理系统和遗传... 详细信息

在未来全空间位置感知服务信息网络融合的发展趋势下,无线局域网室内定位技术作为这一体系的重要组成和衔接部分将逐渐受到重视和青睐。由最初的距离依赖型算法发展到现在的模式匹配室内定位算法,包括人工神经网络、模糊推理系统和遗传算法等人工智能方法,利用无线局域网实现办公大楼、商场以及公寓住宅等室内通信的优势越来越明显,其中,随着组网拓扑多样化及定位高效化等要求,兼顾复杂组网结构、动态变化环境特征的人工智能方法逐步成为了无线局域网室内定位的重要算法,从而,如何实现人工智能定位算法的有效结合是整个室内定位系统设计的核心问题。针对人工神经网络室内定位算法训练速度慢,易陷入局域极小和全局搜索能力弱等缺陷,本文通过对网络泛化能力的计算,研究了遗传算法优化神经网络定位算法设计过程中的几个相关问题：第一,建立了遗传算法学习的人工神经网络定位模型。由于传统的后向传播人工神经网络具有收敛速度慢,初始权值,阈值以及网络结构的选择缺乏依据等问题,使得定位结果不够稳定。因此,在此部分中,通过对人工神经网络模型和室内定位算法的深入研究,提出基于遗传算法学习的神经网络设计,并建立遗传神经网络隐层节点的优化模型。第二,提出了遗传神经网络的泛化能力度量。首先,结合神经网络定位算法的学习规则和泛化能力计算,提出刻画遗传神经网络适应动态变化的室内环境的泛化能力度量方法。然后,通过对目前遗传算法常用的编码方法优缺点和适用范围的分析,提出根据网络泛化能力保障准则选择最适宜的遗传编码方法。第三,提出了基于泛化保障的遗传神经网络定位算法。首先,用遗传算法优化神经网络,使其具有自进化、自适应能力,构造出连接权、网络结构和学习规则进化的神经网络。然后,根据遗传参数的差异性讨论和泛化保障的编码方法选择,并结合适应度作为度量函数,讨论参考点间隔的选取准则,利用理论分析和系统仿真,确定网络参数和结构,进而实现室内定位算法的优化设计。本论文通过对遗传神经网络的泛化能力分析与设计,提出了基于泛化保障的编码方法优化的遗传神经网络室内定位算法,在未来无线局域网络的高动态特征环境下,能有效提高室内定位系统的可靠性和环境适应性。

关键词： wlan室内定位遗传神经网络泛化能力遗传编码方法

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基于双套指纹叠加的wlan室内定位方法研究

基于双套指纹叠加的WLAN室内定位方法研究

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作者：宋强大连理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线网络技术的发展,室内定位领域受到了人们的重点关注。基于wlan信号强度的位置指纹定位法因其具有较高的定位精度,不需要添加额外硬件,简单易行等优点而得到广泛的应用。本文将位置指纹定位法作为研究对象,在无线接入点AP... 详细信息

近年来,随着无线网络技术的发展,室内定位领域受到了人们的重点关注。基于wlan信号强度的位置指纹定位法因其具有较高的定位精度,不需要添加额外硬件,简单易行等优点而得到广泛的应用。本文将位置指纹定位法作为研究对象,在无线接入点AP (Access Point)选择和定位算法两方面展开深入的研究。在分析现有室内选择AP定位方法的基础上,本文提出了一种基于Fisher准则的AP聚类方法。该方法不但能充分利用信号强度均值和方差来衡量指纹参考点的分辨能力,还能够将位置相关性趋于一致的AP聚为一类,通过选出一个类中心成员来代表该类的特征。通过实验数据证实该AP选择法在提升定位精度的同时还能减少AP的使用冗余,达到为定位候选AP“瘦身”的目的。针对传统单套位置指纹定位法易受环境噪声干扰的缺点,本文创新性地提出了利用双套指纹联合定位,即采用双套指纹叠加方法进行定位。该方法利用网格定位的思想,能够缩小定位估计范围,剔除奇异点噪声,有效减弱环境噪声对定位的干扰。最后通过实测数据加以验证分析,证明本文提出的双套指纹叠加定位相比传统单套指纹定位能够大幅提升定位精度,为实现室内精确定位提供重要的参考。

关键词： wlan室内定位双套指纹叠加 AP选择

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基于指纹和AP选择的wlan室内定位技术研究

基于指纹和AP选择的WLAN室内定位技术研究

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作者：许智勋江苏科技大学

学位级别：硕士

随着数据业务和多媒体业务在社会生活中应用的日益频繁,基于位置的服务(Location-Based Services,LBS)在人们的需求中呈现出明显的上升趋势。尤其是在地下停车场、机场大厅、购物中心等场景,常常需要对室内物体进行精确定位,传统的卫星... 详细信息

随着数据业务和多媒体业务在社会生活中应用的日益频繁,基于位置的服务(Location-Based Services,LBS)在人们的需求中呈现出明显的上升趋势。尤其是在地下停车场、机场大厅、购物中心等场景,常常需要对室内物体进行精确定位,传统的卫星定位技术采用微波传输,由于多径干扰、非视距传输、信号衰减等原因,信号难以穿过复杂的建筑物外层,无法满足室内定位的要求。随着室内无线信号设施被广泛部署,基于wlan的室内定位技术成为近年来定位领域中的重要研究方向。本文对wlan室内定位技术进行了研究,首先分析了wlan室内定位技术的研究现状与发展趋势,对来自接入点(Access Point,AP)的信号接收强度(Received Signal Strength,RSS)传播特性进行了实地测量研究。在此基础上,对位置指纹特征匹配算法和AP选择算法进行分析,并分别提出改进算法,提高了室内定位精度,具体工作如下:(1)研究RSS信号的传播特性:在实际定位环境下,对RSS信号进行了实地测量与分析。分别以采样时长、人员走动、AP选取、采样点位置为变量,研究RSS概率分布情况。另外,通过设计实验研究了采样网格尺寸和AP数量对定位效果的影响,确定了适用于本文系统的指纹网格边长与最佳AP选择数量。(2)研究指纹特征匹配算法:提出了一种基于贝叶斯算法的改进特征匹配算法。引入区域划分的概念,将定位空间内所有参考点进行聚类分簇,解决了朴素贝叶斯算法仅靠参考点后验概率估算位置的不足。通过仿真实验,验证了改进算法的有效性,2米精度范围内的累积概率,由改进前的60%提升至70%。(3)研究AP选择算法:提出了一种基于信息增益的AP选择算法。在InfoGain算法的基础上,引入邻近AP间的差异性判定,与信息增益值进行加权,共同量化AP的综合可辨识性,并以此为标准选择最具位置辨识能力的AP参与定位计算。通过仿真实验,所提的AP选择算法能够有效去除冗余AP信息;与特征匹配算法联合运用,降低了定位复杂度,与InfoGain算法相比,2米精度范围内的累积概率,由78%提升至85%。

关键词： wlan室内定位位置指纹特征匹配 AP选择

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基于位置指纹的wlan室内定位技术研究与实现

基于位置指纹的WLAN室内定位技术研究与实现

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作者：郭悦北京工业大学

学位级别：硕士

随着移动互联网快速发展,室内场景下新型位置服务的发展备受关注。室内wlan部署广泛且铺设过程简单,多种智能终端可接入性高且容易获取接收信号强度,因此基于位置指纹的wlan室内定位方法吸引了国内外学者和企业研究院的众多目光且最具... 详细信息

随着移动互联网快速发展,室内场景下新型位置服务的发展备受关注。室内wlan部署广泛且铺设过程简单,多种智能终端可接入性高且容易获取接收信号强度,因此基于位置指纹的wlan室内定位方法吸引了国内外学者和企业研究院的众多目光且最具潜力。针对室内环境中RSS不稳定性造成位置指纹库准确性低下问题和指纹数据量增长时定位效率受限的问题,本文进行了具体研究,同时面向实际场景进行了应用验证,研究内容包括以下几个方面:第一,RSS特性研究。本文通过在平面楼层进行实际RSS采样对RSS特性的时间相关性和空间相关性分别进行了研究与分析,从RSS时间分布特点、AP间信号相关性及RSS采样数量相关性等方面说明了RSS具有强时变波动特征,从空间分布特性、可探测AP数目及RSS朝向相关性方面说明了RSS在空间刻画方面具有一定能力但是具有不确定性。第二,基于RSS-Probability指纹定位机制研究。针对RSS波动较大的情况,本文通过大量RSS样本数据分析发现基于RSS-Probability的位置指纹具有更好的空间刻画能力,因此提出一种基于RSS-Probability指纹的定位机制,该机制将RSS概率分布作为指纹建立指纹数据库。针对不同的位置指纹特征量所应用的相似性度量值和计算方式的差异性,本文采用巴氏距离作为相似性度量值,应用NN算法计算出目标位置。第三,指纹库和位置匹配的优化机制研究。针对在大区域定位场景下位置指纹库搜索空间庞大导致在线匹配计算复杂度提高和时效性下降的问题,本文设计了一种基于AP权值划分的聚类方式的指纹库优化机制,该机制将每个参考点位置进行AP权值计算,通过AP权值划分将参考点聚类,经实验验证该机制能有效提高计算性能和时效性。第四,wlan室内指纹定位原型系统(LocNeedle)的设计与实现。LocNeedle采用C/S架构实现了基于RSS-Probability指纹库的定位机制,并通过基于AP权值划分聚类方法对指纹库进行了优化,经过在教学楼实际场景的实验证明该系统可以达到较高定位精度并且具有高时效性。

关键词： wlan室内定位位置指纹接收信号强度概率分布 AP选择

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面向wlan室内定位的位置指纹T检验方法

面向WLAN室内定位的位置指纹T检验方法

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作者：卫亚聪重庆邮电大学

学位级别：硕士

无线局域网(Wireless Local Area Network,wlan)和移动设备的广泛应用使得用户位置服务(Location Based Service,LBS)的需求不断增加,因此,基于接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的室内定位成为科学研究的热点之一。本论文在W... 详细信息

无线局域网(Wireless Local Area Network,wlan)和移动设备的广泛应用使得用户位置服务(Location Based Service,LBS)的需求不断增加,因此,基于接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的室内定位成为科学研究的热点之一。本论文在wlan室内定位算法的基础上,提出一种位置指纹T检验方法。特别地,讨论位置指纹处允许的最小RSS样本容量;其次,解决目标环境中参考点处RSS差异性不明显的问题;最后,在线阶段设计和实施了一种统计假设检验指纹匹配定位方法,实现目标终端的最终位置估计。基于此,本论文的主要工作如下:首先,完成wlan定位离线指纹数据库优化研究。在离线阶段,基于对RSS样本特性的分析,使用OC(Operating Characteristics)函数优化用于指纹数据库构造可允许的最小RSS样本容量,并通过基于信息增益的接入点AP(Access Point,AP)选择方法,选择最优AP用于指纹数据库构建。该方法解决了指纹数据采集的盲目性和不可靠性,使得目标环境中的不同物理位置处接收到的最优AP的RSS差异性更明显,也在一定程度上减少了数据量的处理,节省了计算时间开销。其次,通过方差齐性假设检验推断每个测试点所对应的方差相同的参考点集合。方差表达了RSS样本偏离均值的程度,揭示了RSS样本内部彼此波动的程度。基于此,构建在线RSS样本序列与参考点RSS样本序列假设检验模型,并确定统计量以及拒绝域形式。通过上述过程,可对来自每个AP的RSS样本序列进行方差齐性分析,可得到每个测试点所对应的方差相同的参考点集合,以此来作为粗定位结果。该方法经过实验验证,能够有效地将测试点匹配到其所在子区域内。最后,通过离群点检测以及T检验匹配定位实现对目标终端的最终定位。首先利用基于密度的空间聚类(Density-based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN)算法剔除物理位置不在同一密度区域的离群点,最后利用RSS样本均值、样本容量等多种数字特征对样本间相似度进行统计分析,通过统计假设T检验法完成对目标终端的精定位。实验仿真表明,在减少大量时间开销下,仍然保证了定位性能的稳定性。

关键词： wlan室内定位样本容量信息增益方差分析 T检验

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