本文關(guān)鍵詞：基于眾包的室內(nèi)定位關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：在基于WLAN的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究和實(shí)踐中,指紋匹配算法因?yàn)槠淇梢约冘浖䦟?shí)現(xiàn)且能夠有相對(duì)較高的精度,被大多數(shù)系統(tǒng)所采用,其中指紋采集工作不可避免的產(chǎn)生巨大的工作量和花費(fèi)大量的時(shí)間。最近的研究表明眾包模型的引入可以有效地解決指紋采集的問(wèn)題。然而,隨之而來(lái)引入了新的挑戰(zhàn)。首先,關(guān)鍵問(wèn)題之一為終端設(shè)備差異性問(wèn)題,由于眾包用戶使用不同類型的終端設(shè)備進(jìn)行指紋采集,這直接導(dǎo)致了指紋和指紋之間以及指紋和定位數(shù)據(jù)之間的差異性。其次,另一個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題為基于眾包的室內(nèi)定位系統(tǒng)需要保證眾包用戶對(duì)指紋采集工作的積極性。因此,需要挖掘新的面向?qū)嶋H定位系統(tǒng),且基于眾包模型的自動(dòng)構(gòu)建指紋庫(kù)技術(shù),使得用戶校正工作得到減少。對(duì)于終端設(shè)備差異性問(wèn)題,由于指紋經(jīng)由各種不同類型設(shè)備采集獲取,確定有效的指紋數(shù)據(jù)并且在差異化設(shè)備之間建立可靠的定位系統(tǒng)是比較關(guān)鍵的問(wèn)題。本文提出了新型的系統(tǒng)級(jí)別的解決方案和算法用以克服終端差異性問(wèn)題:1)提出了基于精確地RSSI相對(duì)關(guān)系(Re?ned Relative Relationship,RE3)指紋提取算法,以解決針對(duì)眾包模式終端設(shè)備差異導(dǎo)致的指紋庫(kù)混合問(wèn)題;2)提出了基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)劃的動(dòng)態(tài)RSSI規(guī)劃(Dynamic RSSI Wrapping,DRW)算法,以解決不同類型設(shè)備之間的RSSI序列變化速率不一致導(dǎo)致的不匹配問(wèn)題;3)為了證明RE3算法與已有的定位算法的兼容性,本文將RE3算法與基于聚類分析的定位算法相結(jié)合構(gòu)建了實(shí)際的面向差異化設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)。同時(shí),基于最優(yōu)傳輸距離模型,提出了適用于比較室內(nèi)定位聚類結(jié)果的聚類比較算法。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明,本文提出的解決終端差異性的系統(tǒng)解決方案使得眾包模型不同類型設(shè)備之間的定位差異度最大被壓縮至1.2m以下,對(duì)完全新增類型設(shè)備定位差異度也被壓縮至1.4m以下,同時(shí)本文提出的算法保證了定位精度,平均誤差被限制在2.5m以下。對(duì)于基于眾包的室內(nèi)定位系統(tǒng)指紋庫(kù)自動(dòng)構(gòu)建問(wèn)題,本文提出了利用眾包路徑在服務(wù)器端提取指紋數(shù)據(jù)的新型方法。該方法不再局限于單條用戶路徑跟蹤,而是通過(guò)不同眾包用戶在不同環(huán)境中行動(dòng)產(chǎn)生的路徑軌跡完成自動(dòng)采集和構(gòu)建指紋的功能。然而,在盡量減少眾包用戶的校正干預(yù)下,指紋精度會(huì)被降低。因此,本文提出了基于眾包路徑的兩種新型有機(jī)地標(biāo),即固定地標(biāo)和隱性地標(biāo),用以糾正指紋采集誤差。其中,結(jié)合具體的地理特征環(huán)境,室內(nèi)環(huán)境中的走廊交叉點(diǎn)被定義為固定地標(biāo),同時(shí)眾包路徑的動(dòng)態(tài)交叉點(diǎn)被定義為隱性地標(biāo)。為了使得固定地標(biāo)能夠在覆蓋范圍內(nèi)糾正眾包路徑誤差,基于眾包用戶上傳的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,固定地標(biāo)和眾包路徑之間的短距離最優(yōu)估計(jì)模型被訓(xùn)練解算得到。同時(shí),基于模糊邏輯選舉判決器的隱性地標(biāo)被用于解算隱性地標(biāo)。進(jìn)一步地,隱性地標(biāo)用以粒子濾波技術(shù)中用以對(duì)眾包路徑上的位置點(diǎn)進(jìn)行整體誤差糾正。本文基于智能移動(dòng)終端構(gòu)建了實(shí)際的自動(dòng)指紋采集系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果表明,本文提出的指紋庫(kù)自動(dòng)構(gòu)建技術(shù)能夠構(gòu)建相對(duì)穩(wěn)定的指紋數(shù)據(jù)庫(kù),指紋構(gòu)建誤差被限制在標(biāo)準(zhǔn)指紋一跳的相鄰位置。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 眾包 設(shè)備差異性 指紋庫(kù)自動(dòng)構(gòu)建 固定地標(biāo) 隱性地標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN925.93
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 英文縮略語(yǔ)表15-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 研究背景和意義16
• 1.2 終端設(shè)備差異性16-17
• 1.3 指紋庫(kù)構(gòu)建技術(shù)17
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.5 本文的主要工作及章節(jié)安排18-20
• 第二章 基于眾包的室內(nèi)定位技術(shù)概述20-36
• 2.1 引言20-21
• 2.2 室內(nèi)定位系統(tǒng)研究概述21-27
• 2.2.1 基于WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)21-25
• 2.2.2 基于傳感器導(dǎo)航的室內(nèi)位置跟蹤系統(tǒng)25-26
• 2.2.3 主要系統(tǒng)級(jí)解決方案26-27
• 2.3 眾包模型概述27-28
• 2.4 終端差異性問(wèn)題相關(guān)研究28-31
• 2.4.1 RSSI空間變換28-29
• 2.4.2 概率密度分布優(yōu)化29-31
• 2.5 指紋庫(kù)自動(dòng)構(gòu)建技術(shù)相關(guān)研究31-34
• 2.5.1 SLAM概述32-33
• 2.5.2 粒子濾波33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-36
• 第三章 眾包模式下終端差異性問(wèn)題研究36-60
• 3.1 研究背景及問(wèn)題的提出36-37
• 3.2 終端差異性問(wèn)題及系統(tǒng)架構(gòu)37-39
• 3.2.1 終端差異性問(wèn)題37-38
• 3.2.2 系統(tǒng)架構(gòu)38-39
• 3.3 基于RSSI相對(duì)關(guān)系的新型指紋設(shè)計(jì)39-41
• 3.3.1 RSSI相對(duì)關(guān)系39-40
• 3.3.2 RE3指紋提取算法40-41
• 3.4 RE3算法修正41-45
• 3.4.1 RE3算法存在的問(wèn)題41-42
• 3.4.2 動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)劃42-43
• 3.4.3 基于動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)劃的RE3優(yōu)化算法43-45
• 3.5 RE3算法應(yīng)用于聚類定位算法45-52
• 3.5.1 聚類定位算法46-48
• 3.5.2 面向室內(nèi)定位系統(tǒng)的聚類比較算法48-52
• 3.6 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析52-57
• 3.6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)立52-53
• 3.6.2 指紋相似度比較53-54
• 3.6.3 聚類結(jié)果相似度比較54-55
• 3.6.4 定位精度比較55-57
• 3.7 本章小結(jié)57-60
• 第四章 眾包模式下自動(dòng)構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的研究與實(shí)現(xiàn)60-84
• 4.1 研究背景及問(wèn)題提出60-62
• 4.2 基于眾包自動(dòng)構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)庫(kù)模型及架構(gòu)62-63
• 4.2.1 系統(tǒng)模型架構(gòu)62
• 4.2.2 存在的問(wèn)題及挑戰(zhàn)62-63
• 4.3 眾包路徑中的固定地標(biāo)63-70
• 4.3.1 固定地標(biāo)周圍指紋數(shù)據(jù)提取64-65
• 4.3.2 固定地標(biāo)范圍內(nèi)的短距離估計(jì)65-67
• 4.3.3 精度提高：多維尺度映射及普氏分析67-70
• 4.3.4 基于固定地標(biāo)的指紋數(shù)據(jù)修正70
• 4.4 眾包路徑中的隱性地標(biāo)70-77
• 4.4.1 搜索隱性地標(biāo)節(jié)點(diǎn)71
• 4.4.2 隱性地標(biāo)坐標(biāo)化：模糊邏輯判決71-74
• 4.4.3 路徑平滑：隱性地標(biāo)應(yīng)用于粒子濾波74-77
• 4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果分析77-83
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)立77-78
• 4.5.2 固定地標(biāo)構(gòu)建指紋庫(kù)性能78-80
• 4.5.3 隱性地標(biāo)構(gòu)建指紋庫(kù)性能80-83
• 4.6 本章小結(jié)83-84
• 第五章 全文總結(jié)84-88
• 5.1 全文工作總結(jié)84-85
• 5.2 研究展望85-88
• 參考文獻(xiàn)88-94
• 致謝94-96
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄96-97

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1 本報(bào)記者 馬靜t，

本文編號(hào)：529810