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)-在線瀏覽
2024-07-31 06:51本頁面
【正文】 網(wǎng)無線通信、 GPS、 AGPS 等技術(shù)問世，無線通信進入了一個新時代，人們對定位服務的需求也層出不窮，越來越多的研究學者也關注無線定位技術(shù)。 此后，許多國家也效仿此規(guī)定。 IEEE 協(xié)議發(fā)展至今己日益完善， WIFI 的應用也更加普及，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 等手持設備也均內(nèi)置了無線網(wǎng)卡。目前基于 WIFl 的位置指紋定位技術(shù)也成為學術(shù)界研究的熱點，一些基于 WlFI 網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)也相繼出現(xiàn)，但目前各個 WIFI 位置指紋定位系統(tǒng)均只應用于某一特定場所，還未有統(tǒng)一的標準。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、應用范圍更廣。 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)絡中的 AP 進行定位，避免了對無線基站網(wǎng)絡的依賴，從而實現(xiàn)了地下或室內(nèi)環(huán)境的準確高效定位，其在地下室內(nèi)商場、停車場、物流等行業(yè)均具有潛在應用價值。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)。面對復雜多樣的無線網(wǎng)絡環(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。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)絡對移動終端進行準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。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。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)境本身布局的復雜性 使得 AP 發(fā)射信號在到達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)絡信號的傳播，這些都會導致信號強度 RSSI值波動?；谶@些不利因素，在算法中我們必須考慮對 RSSI 值的有效過濾和對數(shù)據(jù)庫中的位置指紋數(shù)據(jù)進行快速篩選的方法來改進定位算法，從而達到提高定位精確度以及定位實時性的目的。 WIFI 也可叫作無線寬帶，它是一種可以支持用戶在數(shù)百米范圍接入互聯(lián)網(wǎng)的無線傳輸技術(shù)。 WIFI的使用門檻相對較低，只要在機場、圖書館、酒店、快餐店等人員較密集的地方設置 “ 熱點(AP， AcCess Poillt)” ，然后通過高速線路將因特網(wǎng)接入這些場所，支持無線局域網(wǎng)連接的智能手機或筆記木電腦到了該區(qū)域內(nèi)，就可以檢測到由熱點 (AP)發(fā)射的 WIFI信號從而接入因特網(wǎng)。 WIFI 的第一個標準 是在 1997 年 6 月被推出的，其中定義了物理層和介質(zhì)訪問控制層，物理層以 2Mbi t／ s 的數(shù)據(jù)傳輸速率工作在免費的 2． 4GHZ的 ISM頻段上，凡是遵守這個標準的操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡應用在無線局域網(wǎng)上都可以順暢運行。 網(wǎng)絡的組成及拓撲結(jié)構(gòu) 一個完整的 WIFI 網(wǎng)絡系統(tǒng)由站、無線介質(zhì)、無線接入點、分布式系統(tǒng)組成，如下圖 2． 1所示： 站 (Station， STA)： WIFI 網(wǎng)絡中最基本的組成單元，它由終端 6 設備、無線網(wǎng)絡接口、網(wǎng)絡軟件組成。無線介質(zhì) (WirelesS Medium，WM)：在這里指的是空氣。無線接入點(hccesS Point， AP)：它是 WIFI 網(wǎng)絡的核心組件，其作用等同于蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的基站。其基本功能有：完成同一個基本服務區(qū)(BaseServi ce Area， BSA)中的不同 站間的相互通信以及其它非 AP站對分布式系統(tǒng)的訪問：在一個 WIFI 小區(qū)內(nèi)負責控制和管理其它非AP站；作為橋接點實現(xiàn) WIFI 網(wǎng)絡與分布式系統(tǒng)之間的連接。分布式系統(tǒng)能夠解決單個 WIFI基本服務區(qū) BSA 覆蓋范圍有限的問題，實現(xiàn)多個基本服務區(qū)的連接，從而形成一個擴展業(yè)務區(qū) (Extended Servi ce Area， ESA)，如下圖2— 2 所示。自組網(wǎng)拓撲 (Ad— Hoc)是一種無中心拓撲結(jié)構(gòu)，它至少需 7 要兩個站，這是一種自發(fā)式單區(qū)網(wǎng)，各站之間的關系是對等、分布式的或無中心的，如下圖 2～ 3所示?；A結(jié)構(gòu)拓撲 (Infrastructure)是一種有中心的拓撲結(jié)構(gòu)，它至少要一個 AP，如下圖 2— 4所示。在一個基本服務區(qū) BSA中，一個站要與其他站進行通信，必須經(jīng)過從源站點到 AP 和 AP到目的站點的兩跳轉(zhuǎn)接過程。 室內(nèi)無線定位技術(shù) 三、 室 內(nèi)無線定位技術(shù) （ 1） 室內(nèi)無線定位技術(shù)的分類 室內(nèi)定位技術(shù)有多種分類方法，其中按照信號測量技術(shù)不同的分類較為主流：它可以分為基于到達時間 (Time of Arrival， TOA)測量的定位、基于到達時間差 (TimeDifference of Arrival， TDOA)測量 8 的定位、基于到達角度 (Arrival of Angle， AOA)測量的定位以及基于接收信號強度 (Received Signal St
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