本文關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位問題研究

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【摘要】：在物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的今天,人們對室內(nèi)定位導(dǎo)航的需求不斷增加,室內(nèi)定位問題也得到越來越多的研究。由于室內(nèi)無線局域網(wǎng)(WLAN)的普及與完善,基于WLAN的位置指紋定位方法成為當(dāng)下研究領(lǐng)域與應(yīng)用領(lǐng)域的主流。其基本思想是用一個(gè)來自不同信號發(fā)射器的接收信號強(qiáng)度向量(RSSI)來表示室內(nèi)的位置,室內(nèi)設(shè)備通過對比其觀測到接收信號強(qiáng)度與數(shù)據(jù)庫中的接收信號強(qiáng)度來確定自身的位置。盡管位置指紋定位方法可以達(dá)到一定的定位精度,但易受室內(nèi)無線信號數(shù)量不足,室內(nèi)信號的時(shí)間差異性以及多路徑效應(yīng)的影響。因此,在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下,位置指紋定位方法定位精度不高,并且容易產(chǎn)生較大的誤差。針對無線網(wǎng)絡(luò)定位中存在的問題,本文提出了利用候選位置指紋以及遺傳算法定位室內(nèi)設(shè)備的方法。本文提出了候選位置指紋的概念—選擇多個(gè)而不是一個(gè)位置指紋作為定位的候選,使得候選位置更有可能包含設(shè)備的真實(shí)位置。這樣每個(gè)定位設(shè)備都對應(yīng)一個(gè)候選位置指紋集合,接下來是利用遺傳算法搜索最優(yōu)的候選位置指紋的組合作為最終的設(shè)備位置估計(jì)。通過設(shè)備間的相對距離限制,進(jìn)一步縮小的搜索空間,優(yōu)化定位精度。另外,本文提出了一個(gè)選擇候選位置指紋的概率模型,盡可能的選擇能最接近設(shè)備真實(shí)位置的候選指紋。通過分析室內(nèi)運(yùn)動軌跡特征,發(fā)現(xiàn)其時(shí)間穩(wěn)定性與低秩性的特點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上提出了一種基于矩陣填充的移動網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位算法-MIL。MIL主要利用兩方面的信息:1)鄰居節(jié)點(diǎn)之間的距離或者連通性信息;2)Wi-Fi的初始位置估計(jì)結(jié)果(Wi-Fi定位方法可采用Radar或Horus)。MIL根據(jù)收集到的所有信息,使用矩陣填充的算法實(shí)現(xiàn)了高精度的定位,同時(shí)保證了較低的算法復(fù)雜度。本文在辦公室環(huán)境中搭建了實(shí)驗(yàn)平臺,并且在該實(shí)驗(yàn)平臺下實(shí)現(xiàn)了本文所提出的兩種室內(nèi)定位方法并驗(yàn)證其性能。另外,本文比較了現(xiàn)有主流的定位方法:Radar、Horus、PLWLS以及TSLRL方法。不同的定位方法使用同一測試RSS數(shù)據(jù)進(jìn)行定位。通過與現(xiàn)有主流室內(nèi)定位方法的對比,本文提出的方法在定位精度上要優(yōu)于現(xiàn)有方法,同時(shí)保持了較低的時(shí)間復(fù)雜度。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 位置指紋 遺傳算法 矩陣填充
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-13
• 1.1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-13
• 1.2 本文主要工作13
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第2章 無線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)分析15-23
• 2.1 基于測距的定位方法15-17
• 2.2 Wi-Fi信號特征匹配的定位方法17-19
• 2.3 基于多模型的混合定位方法19-20
• 2.4 移動網(wǎng)絡(luò)定位方法20-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 利用候選位置指紋以及遺傳算法的定位方法23-33
• 3.1 問題描述與模型構(gòu)建23-24
• 3.2 選擇候選位置指紋24-26
• 3.3 使用遺傳算法搜索最優(yōu)位置26-30
• 3.3.1 設(shè)備之間的距離約束26-28
• 3.3.2 遺傳算法設(shè)計(jì)28-30
• 3.4 候選位置指紋數(shù)目選擇模型30-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 基于矩陣填充的移動節(jié)點(diǎn)室內(nèi)定位算法33-41
• 4.1 問題描述與模型構(gòu)建33-35
• 4.2 MIL：基于矩陣填充的移動節(jié)點(diǎn)定位方法35-39
• 4.3 求解方法與復(fù)雜度分析39-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 算法的性能仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果41-55
• 5.1 實(shí)驗(yàn)平臺41-42
• 5.2 構(gòu)建室內(nèi)Radio-map42-44
• 5.3 利用候選位置指紋以及遺傳算法的定位方法的仿真實(shí)驗(yàn)44-50
• 5.3.1 定位誤差44-46
• 5.3.2 定位算法的運(yùn)行時(shí)間46-48
• 5.3.3 通信半徑對定位結(jié)果的影響48-50
• 5.4 基于矩陣填充的移動節(jié)點(diǎn)室內(nèi)定位算法50-54
• 5.4.1 定位誤差50-51
• 5.4.2 通信半徑對定位結(jié)果的影響51-54
• 5.5 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果61-63
• 致謝63

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