【摘要】：室內(nèi)定位由于其巨大的商業(yè)和社會價值,得到了學術(shù)界及工業(yè)界的廣泛關注與研究。在物聯(lián)網(wǎng)及智能家居大發(fā)展的浪潮下,越來越多的Wi-Fi節(jié)點被部署到室內(nèi)場景中,基于Wi-Fi網(wǎng)絡的室內(nèi)定位同時兼顧了定位精度和實現(xiàn)成本而成為現(xiàn)有的各種室內(nèi)定位方案中最有前景的技術(shù)之一。在基于Wi-Fi網(wǎng)絡的室內(nèi)定位中,單AP(Wirelwss Access Point)的定位方案具有更低的實現(xiàn)成本及更高的部署靈活性,在單個AP部署的室內(nèi)環(huán)境中,具有更為廣闊的應用場景。本文通過分析RSSI(Received Signal Strength Indicator)、RSS(Received Signal Strength)和CSI(Channel State Information)各自的信息特性,探討了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)機制下CSI的產(chǎn)生與提取過程,并從無線信號的接收角度分析了CSI的相位誤差并對CSI進行相位校正。通過對比發(fā)現(xiàn),CSI相對RSS具有更能反映信道狀態(tài)的優(yōu)勢,因此本文基于細粒度的CSI數(shù)據(jù)進行單AP室內(nèi)定位的研究,其主要研究成果如下:首先,在3天線的商用無線設備上實現(xiàn)了對空間信號視距路徑的AOA(Angle of Arrival)估計。OFDM機制下,Intel 5300 NIC(Network Interface Card)提供了30個子載波下的CSI,信號的TOA(Time of Arrival)在30個子載波下的CSI測量相位間引入了可利用的相位差。針對空間信號AOA估計中室內(nèi)存在相干信源、商用無線設備天線數(shù)目受限的問題,本文對天線接收數(shù)據(jù)進行空間平滑處理并利用空間譜估計技術(shù)及MUSIC(Multiple Signal Classification)算法,對接收信號進行AOA和TOA的二維聯(lián)合估計。TOA的引入將信號導向矢量的維度等效擴展到天線數(shù)目與子載波數(shù)目的積,進而突破了商用無線設備天線數(shù)目過少的限制。最后根據(jù)不同路徑下二維聯(lián)合估計的分布特點,通過聚類分析確定視距路徑下的AOA估計。其次,針對室內(nèi)嚴重的多徑效應以及現(xiàn)有利用RSS的測距方案中測距精度低、測距模型穩(wěn)定性差的問題,本文提出了一種基于CIR(Channel Impulse Response)的測距方案。為了抑制室內(nèi)的多徑效應的干擾,通過濾除時延較大的CIR成分實現(xiàn)多徑抑制,并融合多個天線的接收數(shù)據(jù)來避免單天線接收的偶然性。根據(jù)隨機相位誤差以及接收端AGC環(huán)路的補償作用對CIR幅值的影響,發(fā)現(xiàn)提高室內(nèi)距離估計模型精度的關鍵在于隨機相位誤差的校正以及AGC環(huán)路補償作用的消除。本文利用具有區(qū)分多徑簇能力、并經(jīng)相位校正和AGC環(huán)路補償處理后的CIR建立室內(nèi)條件下的距離估計模型,優(yōu)化后的CIR表現(xiàn)出了穩(wěn)定的統(tǒng)計特性,可以作為接收端在某個特定距離下的能量度量。測試結(jié)果表明,本文提出的測距方案建立的測距估計模型在精度及穩(wěn)定性方面得到了進一步的提升。最后,基于商用Intel 5300 NIC實現(xiàn)了測距和測角相結(jié)合的單AP室內(nèi)定位系統(tǒng)。定位階段,實時采集的CSI數(shù)據(jù)被輸入到定位系統(tǒng),系統(tǒng)將聚類分析得到的視距路徑的AOA估計及測距模型得到的距離估計進行融合最終確定被定位目標的位置;隨后又從多個角度對系統(tǒng)的定位性能進行了分析。本文實現(xiàn)的基于Wi-Fi網(wǎng)絡的單AP室內(nèi)定位系統(tǒng)在典型的室內(nèi)場景中取得了平均1.5m的定位精度。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN92
【圖文】：

第三章 空間信號 AOA 估計看就是尋找元素分布密集且分布緊湊的聚類。對于第k個聚類，其權(quán)值可以表示為：, ,kk k knpN (3-28)其中kn 代表聚類中元素數(shù)目，N 是所有聚類總的元素數(shù)目， ,k 及 ,k 分別代表聚類中 AOA 和 TOA 估計值的方差， 、 及 是 3 個常量。(4) 對于權(quán)值最大的聚類，求該聚類下所有 AOA 估計值的期望，將其作為 LOS路徑的 AOA 估計。

西安電子科技大學碩士學位論文場景二：西安電子科技大學網(wǎng)絡與信息安全學院小型會議室，室內(nèi)沒有明顯的障礙物阻擋，空間布局比較簡單，是一個相對穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境，為4.5m 5m大小的空間，室內(nèi)場景的平面圖如圖 5.2 (b) 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 李平;趙志輝;張振仁;;采樣時鐘偏差對OFDM系統(tǒng)性能的影響[J];信息與電子工程;2006年06期

本文編號：2732482