基于定向信号补偿的免标定室内定位方法研究

论文摘要

随着普适计算的发展,人们对基于位置的服务（LBS）需求越来越多,特别是在某些应急场合下,如发生火灾或者保障设施故障时,需要一种即时布设,方便使用的定位系统,能在尽可能短的时间内对用户的位置进行准确的定位和跟踪。目前已有一些定位方法与系统,如GPS定位,GSM定位,红外线定位,超声波定位,蓝牙定位,Wi-Fi定位系统等。但针对应急场合的需要,目前各种定位系统均存在各自的局限性。有的不能适用于室内环境,有的可探测的距离较近,有的需要事先在室内布设相应的环境硬件设施,有的需要大量采集离线标定数据,无法满足即时布设的需求。本文针对这个问题进行了研究,设计了一种应急场合下的定位方案。我们在室内定位中引入定向天线,利用定向天线的方向性和穿透能力强的特性来加强定位效果。只需采集少量参考点的数据作为训练数据,避免了定位前期大规模的数据采集工作,同时也减少了定位所需的时间。同时对于定向天线摆放位置和训练数据参考点位置及个数也进行了研究,最后提出了一种相对坐标标定方法,免去了后期手工标定坐标的工作。接着本文提出了一种基于定向信号补偿的免标定室内定位方法-DireMR方法。该方法利用信号补偿,增加未标定数据为训练数据进行定位。该方法类似于一般的机器学习算法,分为训练阶段和定位阶段,训练阶段包括训练数据库的构建,数据特征的提取,数据预处理,信号补偿等,定位阶段包括定位数据的采集,数据预处理和位置坐标预测。最后本文设计开发了一个室内定位系统。在实际环境中进行试验,结果表明,本文提出的定位方案和方法在只用少量接入点和训练数据的情况下,可以获得较为精确的定位结果,同时定位系统简单易行,能方便快速地完成定位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的贡献
• 1.4 论文的组织安排
• 第2章 研究现状与相关技术概述
• 2.1 定位适用范围分类
• 2.1.1 室外定位
• 2.1.2 室内定位
• 2.2 定位技术分类
• 2.2.1 基于信号到达时间（TOA）
• 2.2.2 基于信号到达时间差（TDOA）
• 2.2.3 基于信号到达角度（AOA）
• 2.2.4 基于接收信号强度（RSSI）
• 2.3 室内定位系统
• 2.3.1 RADAR
• 2.3.2 Active badge
• 2.3.3 Active bat
• 2.3.4 Cricket
• 2.3.5 Easyliving
• 2.4 应急场合下的定位技术与系统
• 2.5 本章小结
• 第3章 定位方案设计
• 3.1 定位所需设备
• 3.1.1 定向天线
• 3.1.2 移动终端
• 3.1.3 服务器
• 3.1.4 接入点
• 3.2 设备工作原理
• 3.3 定位原理
• 3.4 定向天线位置的选择
• 3.5 参考点位置及个数的选择
• 3.6 位置坐标的标定
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于定向信号补偿的免标定室内定位方法
• 4.1 定向信号补偿的免标定室内定位算法描述
• 4.1.1 离线训练阶段
• 4.1.2 在线定位阶段
• 4.2 试验验证
• 4.2.1 试验环境，设备与数据
• 4.2.2 中值滤波
• 4.2.3 信号补偿
• 4.2.4 常用定位算法
• 4.2.5 实验结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 室内定位系统
• 5.1 系统框架
• 5.2 开发环境
• 5.3 系统组成
• 5.4 系统实现
• 5.5 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 本文的创新点
• 6.3 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 简历