第 1 章 緒論

1.1 課題研究的背景

所謂定位，即獲取目標(biāo)空間位置，早在古代，我們的先人就已經(jīng)發(fā)明了類似觀看星象進(jìn)行定位的牽星板、利用地球磁極確定方位的司南等一系列的定位體系。這些定位方式精度相對(duì)較低，且易受到外界例如氣候等變化的影響。直到步入 20 世紀(jì)，人類文明得到極大發(fā)展，無線電的運(yùn)用也進(jìn)入人們的生活，以無線電波為載體，通過對(duì)無線電波的傳播時(shí)間、攜帶能量以及傳播方向等參數(shù)對(duì)被測物體進(jìn)行位置推算的無線定位技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

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1.2 課題的研究意義

近年隨著智能終端的普及以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對(duì)封閉環(huán)境的定位需求也在逐步提高。因?yàn)槠綍r(shí)的日常生活中，大部分人都是在室內(nèi)活動(dòng)，加上社會(huì)城市化的高度發(fā)展，室內(nèi)活動(dòng)空間日益增大，且室內(nèi)環(huán)境也越來越復(fù)雜，例如機(jī)場、火車站、地下室和礦井等復(fù)雜的封閉環(huán)境中，人們對(duì)人員或者設(shè)備的定位有著迫切需求，這體現(xiàn)了室內(nèi)定位技術(shù)在當(dāng)下生活的重要性。

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第 2 章 基于 WIFI 的室內(nèi)定位技術(shù)概述

2.1 WIFI 無線通訊技術(shù)

WiFi 中文名又叫無線保真[23]。它是一種可以使智能終端設(shè)備在數(shù)百米的范圍 內(nèi) 接 入 到 無 線 局 域 網(wǎng) （ WLAN ） 的 傳 輸 技 術(shù) ， 最 初 它 僅 是 特 指IEEE802.11b[24]這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而 WiFi 也成了這些標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)統(tǒng)稱。WiFi 技術(shù)在當(dāng)下生活可謂隨處可見，在各種公共場合類似機(jī)場、圖書館、大學(xué)校園、餐廳、辦公室等等都設(shè)置有供接入 WiFi 的熱點(diǎn)，即 AP（Access Point）[25]。WiFi 的射頻頻段一般是在 2.4G 赫茲，人們可以使用手上的智能設(shè)備如智能手機(jī)、平板電腦等進(jìn)行 WiFi 的連接，通常情況下，無線局域網(wǎng)都設(shè)置有連接密碼，這主要依賴于該網(wǎng)絡(luò)提供者的意愿，而大部分公共場合都提供免費(fèi)的 WiFi 接入，也就意味著不需要密碼也能夠進(jìn)行連接，當(dāng)然，無論是否有密碼，都可以被人們手中的智能設(shè)備檢測到。

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2.2 基于測距的室內(nèi)無線定位技術(shù)

室內(nèi)定位技術(shù)種類繁多，，沒有一個(gè)統(tǒng)一的分類方式，其中有一種基于測量技術(shù)的不同進(jìn)行分類的方式比較流行。下面介紹一下基于測距方式進(jìn)行定位的技術(shù)：1．基于到達(dá)時(shí)間的定位技術(shù) WiFi 信號(hào)即電磁波的傳播速度是已知的，其與光速相等均為c，如果測量得到基站的電磁波信號(hào)到達(dá)待測目標(biāo)的接收設(shè)備的傳播時(shí)間t ，那么電磁波速度與傳播時(shí)間相乘即可獲得信號(hào)源與接受設(shè)備它們兩者的距離。

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第 3 章 高斯過程回歸在位置指紋庫中的應(yīng)用..............15

3.1 高斯過程回歸模型概述..............15

3.2 RSSI 的高斯過程回歸模型..............22

第 4 章 PDR 的基本原理與實(shí)現(xiàn)..............32

4.1 PDR 的算法原理..............32

4.2 步態(tài)分析..............35

第 5 章 位置指紋與 PDR 融合定位..............45

5.1 PDR 與位置指紋定位算法的融合..............45

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析..............50

第 5 章 位置指紋與 PDR 融合定位

5.1 PDR 與位置指紋定位算法的融合

PDR 技術(shù)的定位算法需要的關(guān)鍵參數(shù)之一就是行人的初始位置坐標(biāo)，而這個(gè)數(shù)據(jù)如果由用戶進(jìn)行輸入顯然不可取。所以通過 WIFI 位置指紋方法的方法來獲取行人的初始位置坐標(biāo)成為首選，那么算法的整體精度可能就會(huì)受到初次定位的影響了。

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5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)場地是位于哈爾濱理工大學(xué)主樓 E 區(qū) 15 樓，主要測試區(qū)域是該樓層的走廊部分，以西北側(cè)的電梯口為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行定位結(jié)果的記錄。測試設(shè)備是一臺(tái)聯(lián)想 E40 筆記本和一臺(tái) Sony Lt26ii 智能手機(jī)，利用安卓手機(jī)的調(diào)試模式與電腦相連接，對(duì)測試的坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄。

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結(jié)論

關(guān)于室內(nèi)定位技術(shù)的研究目前已經(jīng)有了許多解決方案，因?yàn)槎ㄎ痪纫约颁佋O(shè)成本的原因，目前并沒有能夠成熟運(yùn)用于大眾的室內(nèi)定位系統(tǒng)。而 WIFI技術(shù)普及度高，在許多的室內(nèi)場合都已提供了免費(fèi)的 WIFI 接入服務(wù)，并且智能手機(jī)在生活中的廣泛運(yùn)用，對(duì)此，本文對(duì)結(jié)合兩者的特性在室內(nèi)定位中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，具體的研究內(nèi)容如下：1. 對(duì)基于 WiFi 技術(shù)的定位技術(shù)進(jìn)行了探討和原理分析，在對(duì)基于位置指紋算法的定位技術(shù)中，由于離線訓(xùn)練的成本較高，遂提出了基于高斯過程回歸模型對(duì)待測位置指紋進(jìn)行預(yù)測，以減少指紋密度的采集，從而降低人工成本，得到的預(yù)測指紋庫有較好的精度和可用性。但是也存在不足之處，對(duì)于不同的應(yīng)用場景和選擇的機(jī)器學(xué)習(xí)的方法不同，離線訓(xùn)練的樣本密度不明確，同時(shí)根據(jù)方法不同，離線訓(xùn)練的運(yùn)算時(shí)間也不能得到控制，雖然降低了人工的成本，但是時(shí)間成本的控制則時(shí)好時(shí)壞。

參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：583117