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《基于Wi-Fi和基站信號(hào)強(qiáng)度的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、DOI：10．3969／j．issn．1001—3824．2012．06．006基于wi．Fi和基站信號(hào)強(qiáng)度的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)夏英，萬(wàn)建斌，劉素彤，劉兆宏(重慶郵電大學(xué)空間信息系統(tǒng)研究中心，重慶400065)摘要：分析了現(xiàn)有的室內(nèi)定位技術(shù)，對(duì)室內(nèi)定位信號(hào)測(cè)量技術(shù)、位置估算技術(shù)、定位采用的信號(hào)以及典型的室內(nèi)定位系統(tǒng)作了詳細(xì)闡述。提出了基于wi—Fi和基站信號(hào)強(qiáng)度的室內(nèi)定位系統(tǒng)架構(gòu)，并從功能實(shí)現(xiàn)和軟件架構(gòu)2個(gè)方面說(shuō)明了該系統(tǒng)的組成，最后經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)及時(shí)穩(wěn)定的室內(nèi)定位和位置服務(wù)。關(guān)鍵詞：基于位置服務(wù)；Wi—Fi；室內(nèi)定位；定位算法中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章
2、編號(hào)：1005-3824(2012)06-0021-05復(fù)雜，基于精確測(cè)量信號(hào)的TOA并不適用。而RSS0引言測(cè)量基于信號(hào)衰減原理，即信號(hào)在空中傳播時(shí)，隨著智能終端日益普及，社會(huì)對(duì)定位導(dǎo)航等位信號(hào)強(qiáng)度隨著傳播距離的增加而規(guī)律性衰減。在置服務(wù)的需求日益強(qiáng)烈。但是受定位終端以及復(fù)基于RSS的定位系統(tǒng)中，如果已知發(fā)送節(jié)點(diǎn)的發(fā)射雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)無(wú)論信號(hào)強(qiáng)度，接收節(jié)點(diǎn)就可以根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)度是定位精度還是實(shí)用性方面都還不能滿足實(shí)際應(yīng)以及路徑損耗傳播模型計(jì)算出它們之間的距離。用的需求。智能手機(jī)的迅速普及為室內(nèi)定位系統(tǒng)這幾種定位技術(shù)中，TOA和TDOA雖然可以實(shí)現(xiàn)的發(fā)展
3、提供了新的契機(jī)，其強(qiáng)大的信號(hào)接收功能使高精度定位，但由于被測(cè)信號(hào)的傳播速度較快，為了精多種信號(hào)的集成利用成為可能。確地獲取相關(guān)時(shí)間數(shù)據(jù)，系統(tǒng)對(duì)硬件設(shè)備要求較高。本文在分析各種室內(nèi)定位技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)的TOA要求節(jié)點(diǎn)問(wèn)保持精確的時(shí)間同步，而TDOA消除基礎(chǔ)上，利用智能手機(jī)接收到的信號(hào)，探討基于wi—了對(duì)于時(shí)間基準(zhǔn)的依賴性，降低了系統(tǒng)的成本。AOAFi和基站信號(hào)強(qiáng)度的室內(nèi)定位技術(shù)及服務(wù)系統(tǒng)架定位不僅提供目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，而且可以表示節(jié)點(diǎn)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)及時(shí)穩(wěn)定的室內(nèi)定位，并為室內(nèi)位置服之問(wèn)的方位信息j，但是AOA測(cè)量技術(shù)易受外界影務(wù)的提供奠定基礎(chǔ)。響，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離天線陣列較遠(yuǎn)時(shí)，定位角度的微小
4、偏差會(huì)導(dǎo)致定位線性距離的較大誤差。RSS定1室內(nèi)定位技術(shù)位不需要額外的硬件設(shè)備，但RSS定位需要預(yù)先建立位置和信號(hào)強(qiáng)度之間的映射關(guān)系。當(dāng)參考節(jié)點(diǎn)1．1室內(nèi)定位信號(hào)測(cè)量技術(shù)移動(dòng)時(shí)，需要重新建立映射關(guān)系，這不利于定位系室內(nèi)定位系統(tǒng)通常利用被測(cè)信號(hào)的電波傳播時(shí)統(tǒng)的部署和擴(kuò)展。間(timeofarrival，TOA)、到達(dá)時(shí)間差(timedifference1．2室內(nèi)位置估算技術(shù)ofarrival，TDOA)、信號(hào)強(qiáng)度(receivedsignalstrength，RSS)等來(lái)鋇4定發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間的距離¨；位置估算是根據(jù)被測(cè)信號(hào)的相關(guān)參數(shù)，對(duì)目標(biāo)利用傳播信號(hào)的到達(dá)角度(angleo
5、farrival，AOA)確節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)進(jìn)行估算的方法。位置估算方法定發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間的空間角度關(guān)系。TOA主要包括三角定位J、指紋定位和基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)表示信號(hào)在發(fā)送節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間的傳播時(shí)間，的定位技術(shù)。反映了兩者之間的距離。但由于室內(nèi)傳播環(huán)境三角定位算法主要通過(guò)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn)之間的幾何關(guān)系來(lái)確定位置。三角定位可以細(xì)分為收稿日期：2012-06—23邊測(cè)量法和角測(cè)量法。邊測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)節(jié)一21—點(diǎn)到多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離來(lái)確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置坐圍大、無(wú)需布線、傳輸速率快和發(fā)射功率小的技術(shù)標(biāo)；角測(cè)量法是通過(guò)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與多個(gè)參考節(jié)點(diǎn)之間的優(yōu)勢(shì)。目前的筆記本電腦、PDA、智能
6、手機(jī)等終端除角度來(lái)確定位置。基于三角形算法的室內(nèi)定位算法了支持3G通信，也大都支持wi—Fi技術(shù)，而且大型有著工作量小、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)，但其很大程度上依室內(nèi)場(chǎng)所內(nèi)的Wi．Fi網(wǎng)絡(luò)正在逐步部署。綜合利用賴于確定的參考點(diǎn)位置信息及準(zhǔn)確的信號(hào)傳輸損耗3G基站和Wi．Fi信號(hào)進(jìn)行室內(nèi)定位，可以彌補(bǔ)GPS模型。然而，在現(xiàn)實(shí)中獲知所有參考點(diǎn)的位置信息并在建筑群密集或者室內(nèi)應(yīng)用的限制，擴(kuò)大位置服務(wù)不現(xiàn)實(shí)，更重要的是由于環(huán)境差異，不同位置信號(hào)損的應(yīng)用行業(yè)和范圍、降低部署成本、提高設(shè)備利用耗差異很大且難以確定，因此，基于三角形算法的無(wú)率，具有重要的社會(huì)意義。線定位在具體實(shí)施中困難重重。1．4典型室內(nèi)
7、定位系統(tǒng)分析而在指紋定位算法中，位置指紋定位的實(shí)施可在大型購(gòu)物中心人流量巨大的復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中，以分為2個(gè)階段：第一階段為離線訓(xùn)練階段，主要工高質(zhì)量的基于位置的服務(wù)越來(lái)越受到用戶重視?；魇遣杉瓒ㄎ粎^(qū)域各參考節(jié)點(diǎn)(referencepoint，于這種不斷增長(zhǎng)的用戶需求，各大研究機(jī)構(gòu)紛紛對(duì)室RP)位置的信號(hào)特征參數(shù)，例如信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)、多徑相角內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)。如由Microsoft研究分量功率等，形成位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。在該階段中，小組基于IEEE802．11無(wú)線局
