基于WLAN室内定位系统的AP快速部署算法研究

论文摘要

随着无线通信技术的快速发展和人们对定位服务需求的日益增多,无线定位技术获得原来越多的关注。室外定位可以由GPS系统实现,而对于GPS信号覆盖较差的室内环境,用户定位需求是由WLAN室内定位系统完成的。WLAN系统的信号覆盖在满足通信需求的基础上,还要达到定位要求,因此如何组建WLAN室内定位系统,确定接入点的数目和位置对定位系统的性能非常重要。本文主要研究在WLAN室内定位系统中如何实现接入点的快速部署。首先本文提出了接入点部署好坏的依据,找到一个衡量信号覆盖是否有利于定位的量,即参考点间信号空间欧氏距离。论证了在一定范围内,参考点间信号空间欧氏距离越大,则定位精度越高。以此为依据,提出一种AP快速部署的最优化方法,并详细说明利用遗传算法求解的具体流程。其次将本文提出的部署AP的最优化方案应用于空旷的室内环境。首先讨论了为给定的目标环境确定参考点网格大小的原则,然后依据AP快速部署最优化方案并结合室内环境的信号传输模型,给出四种空旷环境下AP的合理数目和最优放置位置,并与经验布置方式进行了比较,得到本方案可以减小定位误差的结论,最终实现空旷的室内环境中AP的快速最优部署。然后将本文提出的部署AP的最优化方案应用于室内多墙环境。首先依据室内多墙环境的实测数据,提出一种可以较好的反应信号在室内多墙环境下传输特性的信号传输模型,此模型是在经典的对数传输模型的基础上进行改进,同时满足走廊和办公室内信号传输特性的数学模型。然后以哈工大科学园2A栋楼的12层为实验对象,利用遗传算法给出AP的最优化部署结果。本文针对室内定位系统的信号覆盖特性,提出了室内环境下AP的快速最优部署方案,并将此方案具体应用于两种典型的室内环境中,最终验证本方案的可行性。本文的研究工作为室内定位系统提供了一种可以弥补定位算法不足、提高定位精度的有效方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究的目的意义
• 1.2 国内外的研究现状及分析
• 1.2.1 WLAN 室内定位技术发展现状
• 1.2.2 基于WLAN 室内定位的AP 部署研究现状
• 1.3 主要研究内容及本文结构
• 第2章 AP 快速部署的原理及方案
• 2.1 WLAN 室内定位系统基本组成和定位算法
• 2.1.1 系统基本构成
• 2.1.2 位置指纹定位算法
• 2.2 WLAN 室内信号衰落统计特性
• 2.3 基于信号欧氏距离的AP 部署原理分析与验证
• 2.3.1 基于信号欧氏距离的AP 部署原理
• 2.3.2 实验仿真验证
• 2.4 AP 快速部署方案
• 2.5 遗传算法解决AP 最优化部署问题
• 2.5.1 遗传算法数学模型
• 2.5.2 遗传算法实现AP 最优化部署流程
• 2.6 本章小结
• 第3章 室内空旷环境的AP 快速部署方法
• 3.1 实验环境说明
• 3.2 室内空旷环境信号传输模型
• 3.3 位置指纹数据库建立
• 3.3.1 参考点尺寸的确定原则
• 3.3.2 位置指纹数据库建立
• 3.4 AP 部署仿真结果及分析
• 3.4.1 遗传算法参数选取
• 3.4.2 四种室内空旷境下AP 部署结果
• 3.4.3 不同AP 部署方案定位误差比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 室内多墙环境的AP 快速部署方法
• 4.1 实验环境说明
• 4.2 室内多墙环境信号传输模型
• 4.2.1 走廊环境信号传输特性
• 4.2.2 办公室环境信号传输特性
• 4.3 位置指纹数据库建立
• 4.4 AP 部署仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢