基于指纹对比技术的WiFi室内定位系统设计与优化

摘要

室内定位作为物联网和O2O中一项极为重要的关键技术，已得到越来越广泛的关注及重视。通过室内定位可以解决GPS等传统定位方式无法在室内正常工作的问题。然而由于室内定位场景的复杂性和不确定性，迄今为止仍然没有一个统一的、普适的、可大规模商用的室内定位解决方案。作为在此方向上的探索，本文通过改进室内定位算法提高了定位的准确率、实时性和展示的效果，同时设计了一套完整的自下而上的室内定位系统，以及完成了一系列的测试验证工作，证明了所提出方案的正确性和可靠性。本文所提出的“基于Wi-Fi的手机室内定位及跟踪系统”，实现了在室内环境下的跟踪定位功能。与现有的定位系统相比，该系统在以下方面表现出了优异的特性:首先，通过结合近邻AP定位和采样点定位提高了原有方案的定位精度。实验发现，在400平方米的空间中，布置4个物理AP，然后配置成100个采样点的情况下，定位精度可达到3-5米。其次，该系统的使用成本很低。一方面是因为所采用的设备是普通用于WiFi覆盖的AP，从而降低了硬件成本，另一方面，通过对定位算法进行优化，使得本定位系统可以用少量的采样点来达到理想的定位效果，也降低了人工成本。对于同等定位精度的情况下，对于硬件的需求量很小。能够在有限的物理AP的情况下获得较高的定位精度。再次，定位时间短。由于优良的算法特性，使得系统能够做到实时定位跟踪，默认设定的是每隔3秒刷新一次数据，真正做到了实时性。除此之外，该方案还解决了在可视化现实终端移动轨迹时终端的穿墙问题。通过人为设定的地理信息，使系统知道真实室内房间及墙的存在，避免跟踪定位时产生“穿墙”的误判，同时区域信息也被用作防抖动的措施，避免误差很大的定位结果输出。最后，该方案具有方便快捷的优点，系统的通信方式决定了无需在手机端安装任何第三方APP，也无需用户进行任何操作，就可进行定位。本文所提出的定位算法和定位系统是行之有效的、具有实际价值的室内定位解决方案。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 研究贡献

第二章 方案架构

2．1 定位方案

2．2 工作原理

2．3 系统组成

2．4 层次体系

2．5 网络结构

2．6 应用场景

第三章 方案设计

3．1 用户层

3．2 AP层

3．2．1 通信协议

3．2．2 报文格式

3．3 定位层

3．3．1 定位模块

3．3．2 扫描数据的收集整理

3．3．3 位置计算

3．3．4 定位算法的进一步优化

3．4 展示层

第四章 性能测试

4．1 AP到定位引擎丢包率的测试

4．1．1 测试条件与环境

4．1．2 测试方法

4．1．3 测试结果及分析

4．2 定位引擎压力测试

4．2．1 测试环境与配置

4．2．2 测试过程

4．2．3 测试结果及分析

4．3 定位测试

4．3．1 静止点定位测试

4．3．2 移动点跟踪定位测试

第五章 总结

参考文献

致谢