基于历史路径概率匹配的室内定位方法研究

摘要

随着普适计算技术的迅速发展,人们越来越期待理想的普适计算环境为他们提供更为便捷的服务。其中,对用户位置的准确估计是实现普适环境下众多服务的重要前提和基础。尽管GPS全球定位系统的定位技术已经非常成熟,但是它通常只能在室外空旷的环境下使用,而基于电信网络的定位技术,由于定位精度无法达到理想的要求同样不能满足室内定位的需求。
　　基于802.11协议的无线局域网(WLAN)在现实环境中的普及应用,使得基于WLAN的室内定位变得可行。另外,由于它充分利用现有的无线网络基础设施,不需要增加额外的硬件设备,在构建定位系统的成本上具有优势,等等这些因素都使得基于WLAN的定位技术相对于其它定位技术具有较强的优越性。
　　本文研究基于WLAN的室内定位技术,针对传统概率匹配模型对位置匹配精度的不足,以及传统定位算法在室内只存在少量信源或单信源情况时无法准确定位等问题,提出了一种基于概率匹配与最短历史路径相结合的定位方法——ProHI算法,同时实现了一个基于WLAN的室内定位系统。通过实验证明,本文提出的定位方法实际可行,能够满足室内定位的需求。
　　具体来说,本文主要从信号匹配以及路径匹配方面做了以下研究工作:
　　首先,在信号匹配定位方面,分析了无线信号受环境影响的问题,通过对其进行高斯处理后建立起更为准确的信号模型,然后对传统概率匹配计算取自然对数后,结合信号的简单传播模型实现了对传统模型的改进方法,提高了位置匹配的精度;
　　其次,在室内只存在单信源的情况下,基于概率匹配定位模型,提出了最短历史路径匹配定位算法,该算法通过间隔短的时间或定位终端短距离位置的移动来采集信号源的信号强度,通过若干次有效信号采集后,分别求出每次所采集的信号与信号图的匹配位置,再利用求出的多个匹配位置计算最短历史路径,并将最终幸存的最短路径终点作为定位点的位置估计,实现了单信源情况下对移动终端的准确定位;
　　最后,结合本文的研究工作,设计开发了一个基于WLAN的室内定位系统原型,并探讨了下一步要进行的研究工作。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文工作

1.5 论文的组织

第2章 无线定位技术相关研究

2.1 无线定位技术的分类

2.2 典型定位技术分析

2.3 无线定位服务和系统

2.4 基于WLAN的定位技术

2.5 小结

第3章 基于历史路径概率匹配的定位方法

3.1 引言

3.2 信号传播模型介绍

3.3 信号的概率匹配模型

3.4 最短历史路径匹配

3.5 ProHI算法流程描述

3.6 小结

第4章 室内定位系统设计与实现

4.1 环境部设

4.2 系统设计目的

4.3 系统功能需求

4.4 系统架构

4.5 小结

第5章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 未来工作展望

参考文献

致谢

附录A（攻读学位期间参与的科研项目和研究成果）