物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)論文-基于wifi的室內(nèi)指紋定位技術(shù)-文庫吧
2025-05-15 06:51 本頁面
【正文】 普適計算等技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們對獲取位置 感知服務(wù)的需求也日益增加，這使得基于位置感知的計算與服務(wù)在現(xiàn)實生活中發(fā)揮的作用越來越重要。早期無線定位技術(shù)應(yīng)用于交通運輸、醫(yī)療、公安追蹤等領(lǐng)域。至 80 年代后期，伴 隨蜂窩網(wǎng)無線通信、 GPS、 AGPS 等技術(shù)問世，無線通信進(jìn)入了一個新時代，人們對定位服務(wù)的需求也層出不窮，越來越多的研究學(xué)者也關(guān)注無線定位技術(shù)。美國聯(lián)邦通信委員會在 1996 年強行制定了 E． 911 法規(guī)，其規(guī)定移動網(wǎng)絡(luò)需為用戶提供定位服務(wù)。 此后，許多國家也效仿此規(guī)定。至今 GPS、 AGPS、 Google Map 等定位技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪卸及缪葜匾慕巧?IEEE 協(xié)議發(fā)展至今己日益完善， WIFI 的應(yīng)用也更加普及，基于 W1Fl 的 wLAN 廣泛分布與家庭、校園、辦公場所、地下停車場與娛樂場所，智能手機、筆記 本、 Pad 等手持設(shè)備也均內(nèi)置了無線網(wǎng)卡。 WlFI 網(wǎng)絡(luò)中 AP 定期廣播的信標(biāo)信號中的 RSS 信息使基于 WlFl 網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位成為可能。目前基于 WIFl 的位置指紋定位技術(shù)也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點，一些基于 WlFI 網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)也相繼出現(xiàn)，但目前各個 WIFI 位置指紋定位系統(tǒng)均只應(yīng)用于某一特定場所，還未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。 2 2． 研究意義 WIFI 位置指紋定位技術(shù)是基于接收信號傳播特性而進(jìn)行定位的，與傳統(tǒng) AI A 與 Tl A 定位技術(shù)相比，其無需額外添加設(shè)備來進(jìn)行角度測量與時間同步，且充分利用了已有 WlFI 無線網(wǎng)絡(luò)，降低其使用成本。其次 ， W1Fl 位置指紋定位技術(shù)與傳統(tǒng)室 內(nèi)定位技術(shù) (如：視頻信號與紅外定位 )相比，其擴展性更強、應(yīng)用范圍更廣。由于 WlFl 信號傳輸時受非視距、多徑衰落等因素影響較小，故基于 wlFl 網(wǎng)絡(luò)的指紋定位系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，而基于紅外或視頻信號定位技術(shù)在使用時較易受限，比如：在陽光直射或熒光照射下基于紅外技術(shù)定位的精度將大大降低，而基于視頻信號的定位技術(shù)使用前 提是移動終端必須在可視條件下。 在城市人口居住密集的今天，由于室內(nèi)與地下的無線基站信號較弱，現(xiàn)有主流定位技術(shù) GPS、 AGPS、 Google M 印等在室內(nèi)與地下定位時均存在盲 區(qū)，且定位精度不 高，而 WIFI 位置指紋定位技術(shù)可通過 WlFl 網(wǎng)絡(luò)中的 AP 進(jìn)行定位，避免了對無線基站網(wǎng)絡(luò)的依賴，從而實現(xiàn)了地下或室內(nèi)環(huán)境的準(zhǔn)確高效定位，其在地下室內(nèi)商場、停車場、物流等行業(yè)均具有潛在應(yīng)用價值。 （ 2） 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 WLAN 無線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)于二十世紀(jì)末正式制定，之后它的應(yīng)用就變得非常廣闊，涵蓋多個領(lǐng)域，在無線通信領(lǐng)域被看作最有發(fā)展前途的技術(shù)之一，利用廣泛存在的 WIFI 網(wǎng)絡(luò)，對室內(nèi)定位目標(biāo)進(jìn)行定位得到廣泛認(rèn)可。它有著非常好的發(fā)展前景，因此被很多研究者看好，并隨之誕生了不少可鑒的 WIFI 室內(nèi)定位系 統(tǒng)成果，較典型的有 3 Radar 系統(tǒng) 、 HoruS 系統(tǒng)、 Nibble 系統(tǒng)與 Weyes 系統(tǒng)等室內(nèi)定位系統(tǒng)。幾種系統(tǒng)的主要特點如表 11 所示，其中， Radar、 HourS 和 WeyeS系統(tǒng)通過增加樣本數(shù)量，然后再對樣本取平均值或者中位數(shù)，或者計算出它們的概率分布，以此來減小接收信號的不穩(wěn)定性對數(shù)據(jù)樣本準(zhǔn)確性的影響，從而解決無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的干擾問題。面對復(fù)雜多樣的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境， Weyes 系統(tǒng)則用差值模型建立信號空間，從而降低無線局域網(wǎng)開放性帶來的影響。這些解決措施所需要的采樣樣本數(shù)量大，數(shù)據(jù)庫的建立時閱長，導(dǎo)致定位系統(tǒng)的可靠性以及易用性等方面受到影響，加上需要特定的定位終端，加大了定位成本，因此目前還未能應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，它們均只是一些原型試驗系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外還沒有發(fā)現(xiàn)一個真正成熟的商用 WIFI 室內(nèi)定位系統(tǒng)，基于WIFI 網(wǎng)絡(luò)對移動終端進(jìn)行準(zhǔn)確定位仍然存在一些需要深入研究并解決的實際技術(shù)難題。 比較項 型號覆蓋圖模型 計算位置 算法 精確度 連續(xù)定位支持 開放網(wǎng)絡(luò)支持 Radar RSS 多元組 服務(wù)器 NNSS 4M 否 否 Horus RSS 直方圖縫補 服務(wù)器 Center of mass 23M 是 否 Nibble 概率分布 服務(wù)器 Bayes Network %97 準(zhǔn)確 否 否 Weyes RSS 差分多元組 服務(wù)器 NNSSAVG 4M 是 是 表 11 幾種典型 WIFI 定位系統(tǒng)對比表 位置指紋定位按訓(xùn)練／離線階段到定位／在線階段的順序進(jìn)行，第一階段工作是創(chuàng)建指紋數(shù)據(jù)庫，第二階段執(zhí)行相應(yīng)的算法，去尋找出與定位終端接收信號參數(shù)特征匹配性最高的一個或幾個位置指紋， 4 再用其中的位置坐標(biāo)按照一定的計算方法估算出用戶的實際位置。傳統(tǒng)的位置指紋定位算法主要有：最近鄰法 (NN)、 K近鄰法 (KNN)、 K加權(quán)近鄰法、樸素貝葉斯算法。這幾種傳統(tǒng)的位置指紋算法中，它們基本都是簡單的基于信號強度值進(jìn)行指紋的匹配或映射來得到最終的定位結(jié)果。但是，同一位置不同時刻接收到的信號強度并不穩(wěn)定：首先，室內(nèi)環(huán)境本身布局的復(fù)雜性 使得 AP 發(fā)射信號在到達(dá)接收機的過程中會出現(xiàn)多徑現(xiàn)象；另外，空氣的濕度、溫度的變化加上人員的活動等因素也會影響無線網(wǎng)絡(luò)信號的傳播
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