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随着无线技术、移动计算和因特网应用的不断增长,位置感知系统引起了人们浓厚的兴趣。全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是目前应用最广泛也是最成熟的一种定位系统。但是由于GPS定位在城市楼群之间或者室内只有比较低的精确度甚至无法定位,无法应用于室内定位之中,所以室内定位依然是一个难题。在多种室内定位技术之中,WiFi技术以其定位精度较高、系统复杂度低、成本低廉、可以非视距定位等优点从众多技术中脱颖而出,成为室内定位技术的重要分支。
本文首先详细介绍了常用的室内定位技术,并对室内定位中的测距模型以及室内定位精度的评价标准进行了说明。然后对几种典型的基于WiFi的室内定位技术进行了详细分析。
针对现有定位算法的不足,本文提出了一系列的定位算法优化及校准模型。首先,在指纹识别定位算法的基础上,提出了信道传播校准算法。通过使用 K最近邻法,获取多个定位估计点,并通过信道传播校准算法,获取最接近待测点实际位置的估计点作为定位结果。然后,为了解决数据训练阶段采样点不能完全覆盖待测点的问题,提出了基于差异系数的校准模型,很好的降低了数据训练阶段采样不完整造成的阴影点和阴影区域带来的定位偏差。之后又提出了两种针对用户方向的校准解决方案,降低了用户方向对定位准确度造成的干扰。接着提出了一种极弱信号强度过滤算法,这种方法可以很好的解决复杂室内环境下一些微弱信号对定位过程中的位置匹配阶段造成的干扰,增加了定位系统的定位稳定性并大大提高了定位算法的计算效率。最后对优化后的WiFi室内定位系统的实现进行了详细介绍。
针对上述优化后的算法与校准模型,本文进行了一系列的仿真实验与实测实验。在实验中,首先对基于差异系数的校准模型进行了系统仿真。然后对有效无线接入点数量与定位偏差之间的关系进行了实验研究。之后又对极弱信号强度过滤算法进行了实测分析,并对优化前和优化后的室内定位系统性能进行了比较。最终证明这些算法明显提高了系统的定位精度和性能,并且在实际应用中也是可行的。