室内移动物体的无线定位研究与设计

摘要

近年来,人们对定位信息的需求不断增长,室外定位相对已经比较成熟,如GPS,室内定位技术也得到了越来越广泛的应用。在机场、商场等室内公共场所,可以利用定位信息方便快捷的找到所需的行李或是走散的人员。此外,很多的应用程序也要求有室内定位信息来实现自身的功能,硬件资源检测系统则可以依据定位信息,定位到配备个人数据终端的用户所处的区域,查询已知的资源分布图,帮助用户就近找到所需的设备。
　　 由于基于指纹的定位需要预先采集到大量数据入库,目前多数的基于Wi-Fi室内定位方法依靠由专家或调查熟练的技工来展开。一些最近的系统已由用户来观测。在构建基于用户输入的定位系统的同时,也提出了自己需要面对的挑战:表示的不确定性,确切知道什么时候是需要用户输入的,还有如何处理错误的,陈旧的数据。通过部署有机的定位系统在一栋建筑,有相当数量的明显的位置,论文设计了应对这些挑战的新算法。论文通过使用数学模型Voronoi区域的方式来表示不确定性,然后推理出覆盖范围的缺口,用聚类方法识别潜在的错误的用户数据。在保证定位准确性的前提下,该算法相对于观察驱动的室内定位方法有更便利和更快的区域覆盖。
　　 在室内定位的基础上进行了一个系统的整体设计,包括移动客户端、后端服务器和无线接入端。通过对当今主要定位技术、室内定位技术与定位系统及定位算法进行全面总结和比较的基础上,在本文中使用了一种基于三层系统架构的室内定位系统结构,规范了各层之间的接口,提高系统的可扩展性,给室内定位系统的开发提供了相关的理论依据。本课题所阐述的定位系统主要实现手持设备上Wi-Fi信号接收、GIS地图信息显示、室内地图下载等功能。在室内定位方面,本论文分析目前多种可行的定位技术,并提出了一种基于用户输入的定位算法,提出一个完整的室内定位解决方案,包括信号强度采集、样本库建立与基于统计的定位方法。