LTE网络位置指纹定位技术研究与定位系统设计

摘要

随着移动设备的数量不断增加，手机制造商和服务提供商正在努力向用户推出新的功能和服务，其中基于位置的服务(LBS)获得了移动用户和服务提供商的更多关注。LTE网络的快速发展使得人们对智能终端的定位需求也越来越高。位置指纹定位技术仅仅采用无线信号特征就可以提供定位服务，方法简便而且能够克服建筑物的干扰，因此成为近年来研究的热点之一。本文结构安排如下:
　　首先，分析国内外关于位置指纹定位技术的研究成果，对LTE网络中的定位技术进行总结分析。
　　其次，结合位置指纹定位技术的特点对LTE网络定位架构进行完善，设计了一种在网络中嵌入位置指纹定位功能的LTE网络定位架构，并详细设计了LTE网络下位置指纹定位系统功能模块结构、位置指纹定位逻辑功能、位置指纹定位类型的LPP消息结构以及位置指纹定位流程。
　　再次，分别利用四种不同滤波方式对指纹数据的随机性进行了预处理。针对指纹数据库数据量庞大的问题，本文提出了一种指纹数据动态二次搜索算法，大大降低了定位响应时间。然后分别从噪声、指纹间隔、K值等影响定位性能的主要因素对最近邻法(NN）、K最近邻法(KNN)、K加权最近邻法(WKNN)以及贝叶斯概率法进行了仿真分析，针对WKNN算法提出了一种基于皮尔逊相关系数的改进匹配定位算法(ImWKNN)，结果表明改进算法在定位精度、稳定性方面均有提升。
　　然后，在算法研究的基础上本文设计了一种室外位置指纹定位演示系统，该系统采用客户端/服务器模式，Android客户端进行位置指纹采集与定位结果显示，定位服务器进行指纹存储与定位计算。
　　最后，搭建系统的测试环境，建立离线阶段的指纹数据库，验证系统的定位功能及性能，测试结果表明在指纹间隔约为20米的情况下，定位精度基本满足E911的定位要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容及组织结构

第2章 基于LTE网络的位置指纹定位技术

2．1 位置指纹定位技术

2．1．1 位置指纹定位原理

2．1．2 匹配定位方法

2．2 LTE网络定位系统架构

2．2．1 LTE定位架构概述

2．2．2 定位业务模块功能概述

2．2．3 信令协议层

2．2．4 LPP协议

2．3 LTE网络位置指纹定位系统架构设计

2．3．1 系统结构设计

2．3．2 位置指纹定位过程

2．4 本章小结

第3章 位置指纹定位算法仿真研究

3．1 仿真环境与仿真平台搭建

3．1．1 信道传播模型

3．1．2 搭建仿真场景

3．2 数据预处理

3．2．1 加权滤波

3．2．2 高斯滤波

3．2．3 卡尔曼滤波

3．2．4 滑模平均滤波

3．2．5 预处理仿真分析

3．3 指纹数据库搜索技术研究

3．3．1 动态二次搜索算法

3．3．2 仿真分析

3．4 匹配定位方法研究

3．4．1 噪声对定位精度的影响

3．4．2 指纹间隔对定位精度的影响

3．4．3 K值对定位精度的影响

3．5 改进的匹配定位算法

3．5．1 仿真分析

3．6 本章小结

第4章 定位系统设计与实现

4．1 定位系统架构及流程设计

4．1．1 定位流程设计

4．2 设计与开发环境

4．3 客户端功能设计与实现

4．3．1 客户端功能模块设计

4．3．2 客户端功能模块实现

4．4 定位服务器设计与实现

4．4．1 服务器端功能模块设计

4．4．2 服务器端功能模块实现

4．5 本章小结

第5章 系统测试与演示

5．1 测试环境搭建

5．2 离线阶段测试与演示

5．3 在线阶段测试与演示

5．4 实验数据分析总结

5．5 本章小结

结论

致谢

参考文献