动态WiFi-Mesh网络下融合定位监视算法及系统技术

摘要

随着信息时代的到来，通信和导航技术在相互交融中蓬勃发展，数据和多媒体业务也在快速增加，基于位置服务(LBS，Location-Based Services)在大众生活中扮演着越来越重要的角色。新时代纵横交错的道路网络和复杂的生存空间结构使得人们对位置服务的需求愈加强烈，迫切的需要众多智能化的应用和贴心化的一站式服务。基于位置服务在室外环境下的应用已经相对成熟，但是在某些复杂的室内环境下，现有的定位导航技术还很难达到室内位置服务的定位需求。本论文针对在动态WiFi-Mesh网络下的融合定位监视问题展开研究，提出了融合定位监视方法并实现了融合定位监视系统，提高了室内定位精度，并且简化了室内定位系统的构建复杂度。
　　本论文的主要工作体现为以下三个方面:(1)提出了一种融合定位监视算法。本算法融合卫星导航定位、惯性导航定位以及高程定位等相关技术，并且运用了多种室内定位数据处理、目标追踪和信息融合算法。(2)组建了可用于室内定位的动态WiFi-Mesh网络。动态WiFi-Mesh网络指的是利用基于OpenWrt智能路由网关节点组建的无线网状结构的WiFi网络环境，可以向处在该网络环境下的网络节点提供WiFi上网服务和室内定位服务。(3)实现了融合定位监视系统。融合定位监视系统是融合定位监视的室内定位算法和动态的WiFi-Mesh网络架构运行的平台，该系统主要由无线网关定位节点、中心位置服务器及定位终端三大部分组成。系统可以实现处于动态WiFi-Mesh网络结构下的无线网关定位节点和定位终端的网络服务和定位服务。
　　本论文的意义在于提高了室内定位的定位精度和简化了室内定位系统的构建复杂度，克服了传统室内定位技术单一化定位和离线式采集部署的缺点，突破了指纹库的在线采集和移动连续追踪等关键技术，实现了高精度的移动目标室内定位系统，可以在大部分的室内环境下灵活动态部署，拥有广阔的应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 无线网络的研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 论文章节安排

第二章 无线网络定位系统相关技术

2．1 WiFi网络结构

2．1．1 WLAN基本工作原理

2．1．2 无线Mesh网络

2．2 无线信号传输信道模型

2．3 无线定位原理及技术

2．3．1 无线定位原理

2．3．2 常用无线定位技术

2．4 目标跟踪与融合导航定位技术

2．5 基于OpenWrt系统的智能网关技术

2．5．1 OpenWrt系统

2．5．2 智能网关技术

2．6 本章小结

第三章 动态WiFi-Mesh网络下融合定位监视算法及系统技术

3．1 动态WiFi-Mesh网络下融合定位监视算法及系统技术概述

3．1．1 论文普适化应用描述

3．1．2 论文实现总体架构

3．2 动态WiFi-Mesh网络结构总体设计

3．3 融合定位监视算法总体设计

3．3．1 融合定位监视算法中节点状态介绍

3．3．2 融合定位监视算法介绍

3．4 融合定位监视系统总体设计

3．5 本章小结

第四章 融合定位监视算法设计

4．1 算法详细流程设计

4．2 基础定位方法选择

4．2．1 WiFi定位

4．2．2 GNSS辅助定位

4．2．3 惯导辅助定位

4．2．4 高程定位

4．3 信标节点的选择与更新

4．4 参考节点定位及更新

4．5 指纹库生成及更新

4．6 位置指纹在线定位

4．7 移动目标定位追踪与信息融合算法

4．8 本章小结

第五章 融合定位监视系统设计及实现

5．1 基于WiFi动态网络的室内定位系统概述

5．2 无线定位节点模块硬件设计

5．2．1 WRTnode 2R核心模块

5．2．2 GNSS辅助导航模块

5．2．3 惯性导航模块

5．3 无线定位节点模块软件设计

5．4 动态WiFi-Mesh网络环境搭建

5．4．1 OLSR Mesh网络

5．4．2 利用OpenWrt系统配置OLSR Mesh网络

5．5 本章小结

第六章 系统验证与实验测试结果分析

6．1 系统现场测试

6．1．1 测试现场环境介绍

6．1．2 Mesh组网测试

6．1．3 RSSI的空间分布测试

6．2 融合定位算法模拟与系统验证

6．2．1 过程模拟与验证

6．2．2 系统测试实验结果与分析

6．3 本章小结

第七章 总结和展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间研究成果