普适计算中定位服务的参考点选择问题

摘要

普适计算中的上下文感知为用户提供其所在环境的上下文相关信息，其中80％的信息和位置有关，因此定位问题在上下文感知中占据举足轻重的地位。普适计算中设备的许多行为都与其所在的位置相关联，如实时跟踪用户所处的位置、自动打开用户附近的灯或将来电转接到离用户最近的电话等，所有这些应用都需要判断用户在室内的位置，以及与其它设备之间的相对位置关系。定位信息的准确获取是完成定位服务的一个关键问题所在，那么如何简单、及时有效、准确地获取移动用户的定位信息，以便主动向用户提供所需定位服务是目前普适计算中急需解决的重要课题之一。 传统计算模式中的定位服务只能实现简单的定位功能，没有定位感知的功能，无法应用在普适环境中。本文对普适计算中的智能空间进行了描述，并对其中的域以及域之间的包含关系进行相应的形式化表示。移动对象的定位信息是建立在域访问顺序的基础上，通过对域空间的划分，利用具有分级结构的定位树对其进行表示，以及使用定位操作符来实现为移动用户提供跟踪、浏览和查询等定位服务。 在普适环境下，准确地获取未知节点的定位信息是定位服务中的一个关键问题，由于设备的资源有限，并且它们所面临的任务一般都是时间敏感性较强的应用。通过对相关文献的研究发现，传统的定位算法，比如二阶段定位法具有繁琐计算过程，即无法在资源受限的普适设备上实现，同时又不能很好的保证时间约束条件。 本文通过对未知节点利用多边定位法在定位过程中所产生的误差进行定量分析，分析了定位误差产生的原因，并且得到当三个参考点之间的形状是等边三角形时定位误差最小的结论，该结论为移动用户在定位过程中可以通过有针对性的选择参考点来减少定位误差提供了相应的理论依据，并在此基础上提出参考点布置的三个定理，这样就可以在室内环境中通过有针对性的布置参考点来减小定位误差，同时根据分析的结果，对二阶段定位算法进行相应的改进，提出了参考点选择算法，该算法以参考点之间位置关系为基础，通过选择出合适的参考点来计算未知节点的位置，可以提供更准确的定位信息，并保证该算法具有较强的定位实时性，从而满足普适环境中移动用户定位服务的需求。 利用仿真实验对本文提出的参考点选择算法进行了仿真验证，通过对得到的实验数据进行分析，并与传统算法相比较，结果表明本文的算法能够满足资源有限环境下的未知节点实时定位的需求，并使得在一定的范围内未知节点在定位过程中产生的误差较小，有效解决了普适环境中的移动用户的定位需求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1普适计算

1.2问题的提出

1.3论文章节安排

第二章定位服务问题

2.1上下文感知

2.1.1上下文的基本概念

2.1.2基于上下文的交互

2.1.3上下文感知计算

2.1.4智能家居

2.2定位服务

2.2.1定位服务的作用

2.2.2定位感知系统

2.2.3定位感知技术

2.2.4未知节点的定位方法

2.3普适计算中的定位问题

2.4本章小结

第三章智能空间中的定位信息

3.1智能空间的描述

3.2定位信息

3.3定位信息的表示

3.3.1定位树

3.3.2定位操作符

3.4本章小结

第四章参考点布置及选择算法

4.1空间定位的几何基础

4.2计算未知节点位置

4.2.1定位参数的获取

4.2.2多边定位

4.3如何在二维空间中布置参考点

4.4参考点布置定理

4.5参考点选择算法

4.6本章小结

第五章定位误差的分析

5.1定位误差的来源与分类

5.1.1多边定位的误差来源

5.1.2时间测量误差

5.1.3参考点位置

5.2定位误差的理论分析

5.3多边定位误差的分析

5.3.1时间测量所引起的误差

5.3.2参考点位置引起的误差

5.4本章小结

第六章仿真实验与评价

6.1仿真实验环境

6.1.1 Webit2.0测试环境

6.1.2 OPNET网络仿真

6.2测试方法

6.3与传统方法的比较

6.3.1定位误差分析

6.3.2实时性分析

6.3.3算法的评价

6.4本章小结

第七章总结及展望

7.1论文总结

7.2问题的展望

参考文献

致谢

作者从事科学研究和学习经历的简历

攻读博士期间发表的论著、获奖情况及发明专利

发表的论文

获奖情况

发明专利