基于信号强度的WIFI室内定位算法研究及系统实现

摘要

随着无线技术的发展和智能化时代的到来，位置服务作为战略型新兴产业已广泛进入人们生活。目前，在室外环境下，GPS和北斗系统可以提供准确的定位导航服务，卫星信号到达室内区域时发生严重衰减，无法实现定位服务。
　　基于WIFI室内定位技术主要利用无线信号在信道中传播发生衰减原理实现位置估算。基于信号强度（RSSI）的WIFI室内定位技术主要有基于测距和无需测距两种。基于测距方法利用路径损耗模型，将信号强度转化成距离信息，然后利用三边定位算法等实现位置估测，或者选用其它需要计算距离的算法实现，此方法对环境依赖性大。无需测距方法主要利用信号强度矢量建立信号强度指纹库，将实时采集到的信号与指纹库中的信息匹配以得到估测的位置信息，该方法普适性差，适用于场景变化慢的室内环境。
　　本文主要研究基于RSSI的WIFI室内定位技术。主要内容有：首先分析了国内外无线室内定位技术的研究现状及发展前景；然后就WIFI通信协议、移动工作站如何接入无线局域网络和几种典型的路径损耗模型这三方面进行阐述；接着主要介绍基于RSSI的WIFI室内定位技术，包括基于测距和无需测距方法，分别将基于测距模型的三边定位算法和基于非测距模型的位置指纹库法在MATLAB上进行仿真，分析性能，比较两种方法优劣及定位方法选择策略，同时针对指纹匹配算法KWNN（加权K近邻）中K值选择做了研究，分析了在办公室区域，K值对定位性能影响，并就此特定环境，提出K值选择参考方案；最后对室内定位系统进行实现，本系统实现基于客户端/服务器模式，具体表现为在Windows环境下实现服务器端中间件系统开发和在Android平台上实现客户端开发。该系统可以提供实时、相对准确的位置信息，并将信息在电子地图上显示出来。本文的主要工作有：
　　1、将加权K近邻算法和三边定位算法分别在MATLAB上进行了仿真，分析两种方法性能优劣和具体适用环境。
　　2、在办公室环境下，进行实验和数据仿真，提出加权K近邻算法中定位参照点个数选择策略，进而在一定程度上减少选择的盲目性。
　　3、采用客户端/服务器模式，在Windows环境下实现服务器中间件系统开发和在Android平台上实现客户端开发，可以实现位置信息实时显示功能，使得用户随时知道自己所处位置。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2无线室内定位技术概述

1.3本文主要工作及结构安排

1.4本章小结

第二章 WIFI技术通信原理和损耗模型概述

2.1引言

2.2无线网络通信协议

2.3移动工作站接入WIFI无线网络原理

2.4典型无线传输模型

2.5本章小结

第三章 WIFI室内定位技术

3.1引言

3.2 WIFI室内定位算法

3.3 RSS影响因素分析

3.4本章小结

第四章 WIFI室内定位算法仿真及性能分析

4.1引言

4.2位置指纹库法和基于信号强度的三边定位算法性能分析

4.3 KWNN算法在办公室区域K值选择研究

4.4本章小结

第五章 室内定位系统服务器端和客户端设计和实现

5.1 引言

5.2 Android平台概述

5.3室内定位系统设计和实现

5.4本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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