隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高速發(fā)展,位置信息對人們的生活作用越來越重要,尤其是在室內(nèi)環(huán)境中提供精確的位置信息,將進(jìn)一步提升生活質(zhì)量,提高生活便利性。全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)已經(jīng)能夠滿足室外定位和導(dǎo)航的需求,但是室內(nèi)定位技術(shù)一直未能夠滿足大眾生活需求。目前,城市里公共場所無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋率持續(xù)增高,基于接收無線信號(hào)強(qiáng)度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)信息定位的算法就有了廣闊的發(fā)展空間,基于Wi-Fi的室內(nèi)定位技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)成本低、擴(kuò)展性高、靈活度高的室內(nèi)定位系統(tǒng)。針對基于Wi-Fi的室內(nèi)定位系統(tǒng)中存在的技術(shù)難點(diǎn),采用基于支持向量機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法構(gòu)建室內(nèi)定位方法及技術(shù)方案。該室內(nèi)定位方案主要包括離線訓(xùn)練階段和在線預(yù)測階段,離線階段主要工作是采集參考點(diǎn)指紋信息,訓(xùn)練預(yù)測模型;在線階段主要工作是實(shí)時(shí)采集指紋數(shù)據(jù),根據(jù)預(yù)測模型預(yù)測實(shí)時(shí)位置。由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜并且易發(fā)生變化,移動(dòng)設(shè)備在離線階段采集的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和在在線階段采集的數(shù)據(jù)可能存在偏差,進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)測位置不準(zhǔn)確。針對這個(gè)問題,提出對訓(xùn)練數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)處理方案:在離線階段,通過設(shè)計(jì)的算法對接收到的訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,去除噪點(diǎn)以提高支持向量機(jī)的訓(xùn)練模型質(zhì)量;在線階段,采用連續(xù)多次接收實(shí)時(shí)采集RSSI信息,通過設(shè)計(jì)的篩選策略去除影響預(yù)測結(jié)果的無線接入點(diǎn)(Access Point,AP),以提高支持向量機(jī)預(yù)測精度。基于加利福尼亞大學(xué)爾灣分校(University of California Irvine,UCI)公開的UJIIndoorLoc數(shù)據(jù)集進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比發(fā)現(xiàn),提出的基于支持向量機(jī)(Support Vector Machine,SVM)的室內(nèi)無線定位方法具有較高的定位精度,且具有良好的普適性。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP18;TN92
【部分圖文】：

圖 2.1 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)示意圖基本運(yùn)行原理[24]：1）無線接入點(diǎn) WAP 每隔 100ms 通過信標(biāo)幀（beacons）廣播一次viceSet Identifier，SSID），信標(biāo)幀（beacons）數(shù)據(jù)包的傳輸速率是幀長度很短不會(huì)對網(wǎng)絡(luò)的性能產(chǎn)生大的影響。2）站點(diǎn)接收到 SSID 廣播數(shù)據(jù)包，通過用戶選擇連接無線接入點(diǎn) 要安全認(rèn)證。3）連接一旦建立完成，站點(diǎn)就可以通過無線接入點(diǎn)假如其所在的無線接入點(diǎn) AP 訪問網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基于 Wi-Fi 組網(wǎng)中，主要有兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：點(diǎn)對點(diǎn)模式（Ad-Hoc5]。1）點(diǎn)對點(diǎn)結(jié)構(gòu)：在點(diǎn)對點(diǎn)模式中是不包含無線接入點(diǎn)的，包含兩線站點(diǎn)相互連接組成的對等網(wǎng)絡(luò)，它不需要控制中心，任意兩個(gè)。任意時(shí)刻站點(diǎn)的加入或者撤離都不會(huì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有太大影響，

圖 3.2 所有參考點(diǎn)位置接收到 WAP 的個(gè)數(shù)分布情況圖 3.2 顯示了在一個(gè)定位區(qū)域內(nèi)采集所有參考點(diǎn)接收到無線接入點(diǎn)個(gè)數(shù)分布標(biāo)表示單個(gè)參考點(diǎn)能夠檢測到無線 AP 個(gè)數(shù)，縱坐標(biāo)表示檢測到無線 AP 個(gè)數(shù)現(xiàn)的次數(shù)。由于圖中展示的是沒有做過任何處理的原始數(shù)據(jù)，所以存在檢測 AP 的數(shù)據(jù)。去除這些數(shù)據(jù)后，計(jì)算得到平均每個(gè)參考點(diǎn)可以檢測到 17.92 個(gè)圖 3.3 中展示的時(shí)在某一個(gè)參考點(diǎn)接收到的無線接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度，圖中僅中 6 個(gè)無線接入點(diǎn)的采樣值，接收信號(hào)強(qiáng)度為 0 時(shí)是不能接收到該無線 AP從圖 3.3 中容易看出同一點(diǎn)的接收信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定在-90~-60dBm，只有少數(shù)的點(diǎn)的信號(hào)不穩(wěn)定。圖中 和 的信號(hào)強(qiáng)度很不穩(wěn)定，大部分情況都不到，即使被檢測到信號(hào)也比較弱。 和 雖然也有不能被檢測到的情況體情況還是很平穩(wěn)的。 和 表現(xiàn)的比較平穩(wěn)，且每次都能被檢測到度較高，這種情況是作為定位數(shù)據(jù)的理想情況。在定位過程中 和 不利于預(yù)測模型訓(xùn)練，不利于定位，在數(shù)據(jù)預(yù)處理過程中應(yīng)該規(guī)避此類數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)造成的誤差。

圖 3.3 同一個(gè)位置接收無線 AP 的 RSSI 采樣值綜上所述，由于室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜多變，存在非常多的因素導(dǎo)致采集信號(hào)不穩(wěn)定，段和在線階段都受到影響，需要對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再使用。選擇訓(xùn)練征對支持向量機(jī)很重要，特征的值與預(yù)測結(jié)果存在一定的聯(lián)系，選擇正確的得到理想預(yù)測結(jié)果。2 離線階段改進(jìn)方案為了降低環(huán)境變化對定位算法的影響，在接收無線信號(hào)強(qiáng)度 RSSI 信息時(shí)，去的不穩(wěn)定的無線 AP 的 RSSI 值。離線階段優(yōu)化數(shù)據(jù)主要是通過篩選適合定位特征選擇正確可以訓(xùn)練出質(zhì)量高的預(yù)測模型，提高定位精度。（1）最大信號(hào)強(qiáng)度選擇法最早應(yīng)用室內(nèi)定位的 AP 選擇算法，是通過程序?qū)⑺械臋z測到的 AP 與指紋息進(jìn)行對比，選取其中相似度最高的幾個(gè)作為候選，然后在通過定位算法進(jìn)該方法在定位之前就消耗大量的時(shí)間，還不一定能夠達(dá)到提高定位精度的目的由 Youssef 等人提出的最大信號(hào)強(qiáng)度選擇法[40]在一定程度上提高定位準(zhǔn)確性思想：在離線訓(xùn)練階段，將參考點(diǎn)接收到的信號(hào)強(qiáng)度 RSSI 的平均值排序，只

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2821102