基于RSSI的室内定位算法研究

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基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法随着智能手机和移动互联网的普及,室内定位技术越来越受到关注。

室内定位技术可以帮助人们在商场、超市、机场等室内空间快速准确地找到目标位置,带来了许多便利。

而在室内定位的技术中,RSSI(Received Signal Strength Indicator)是一种常用的技术,通过接收信号的强度来实现室内定位。

由于室内环境的复杂性,室内定位技术还存在一些问题,比如定位误差、不稳定性等。

如何优化基于RSSI的室内定位算法成为了一个热门的研究课题。

本文将介绍一种基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法,通过对RSSI信号的处理和优化,来提高室内定位的准确性和稳定性。

首先我们将简要介绍RSSI技术的原理和应用,然后介绍目前室内定位算法存在的问题,最后详细介绍我们提出的基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法,并进行实验验证。

一、RSSI技术原理和应用RSSI(Received Signal Strength Indicator)是一种通过接收信号强度来进行室内定位的技术。

在室内环境中,无线信号(比如Wi-Fi信号、蓝牙信号等)会经过传播介质的衰减和反射,导致信号在空间中的强度不均匀。

通过检测这些信号的强度变化,就可以实现室内定位。

RSSI技术主要应用在室内定位、室内导航、室内监控等领域。

二、室内定位算法存在的问题虽然RSSI技术在室内定位中得到了广泛应用,但是在实际应用中还存在一些问题。

主要包括以下几个方面:1. 定位误差:由于室内环境的复杂性和不确定性,导致RSSI信号强度难以准确反映目标位置,从而造成定位误差。

2. 不稳定性:由于无线信号的干扰和衰减等因素,导致RSSI信号的稳定性较差,容易受到外界环境的影响。

3. 参数选择困难:目前大部分室内定位算法中的参数是根据经验和实验来选择的,缺乏一种科学的方法来选择参数。

我们需要对RSSI技术进行优化,来提高室内定位的准确性和稳定性。

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》范文

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》范文

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,室内定位技术在很多领域的应用逐渐广泛起来。

而基于WiFi信号强度的室内定位方法,因其低成本、易部署的特点,受到了广泛关注。

然而,传统的WiFi室内定位方法往往忽略了RSSI(Received Signal Strength Indicator,接收信号强度指示)的时序特性。

本文将针对这一问题,研究面向时序RSSI的WiFi室内定位方法,以提高定位精度和稳定性。

二、WiFi室内定位技术概述WiFi室内定位技术主要依赖于RSSI等信号参数。

RSSI是无线通信中常用的一种参数,用于衡量信号的强度。

然而,传统的WiFi室内定位方法大多只考虑了单一时刻的RSSI值,而忽略了RSSI的时序特性。

因此,研究面向时序RSSI的定位方法具有重要意义。

三、时序RSSI的采集与处理为了充分利用时序RSSI信息,首先需要采集一定时间内的RSSI数据。

这可以通过在室内布置多个AP(Access Point,接入点)并利用移动设备定期采集RSSI值来实现。

然后,需要对采集到的时序RSSI数据进行预处理,包括去噪、平滑等操作,以提高数据的可靠性。

四、时序RSSI的定位算法研究在得到预处理后的时序RSSI数据后,需要设计一种有效的定位算法。

本文提出一种基于时序RSSI的加权K近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)算法。

该算法首先根据时序RSSI数据计算每个AP的权重,然后根据移动设备与各个AP的距离以及AP的权重,确定移动设备的位置。

同时,为了进一步提高定位精度,还可以结合其他定位技术,如指纹定位等。

五、实验与分析为了验证本文提出的面向时序RSSI的WiFi室内定位方法的有效性,我们进行了实验。

实验结果表明,利用时序RSSI信息可以提高定位精度和稳定性。

与传统的只考虑单一时刻RSSI值的定位方法相比,本文提出的定位方法在复杂室内环境下具有更好的性能。

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》范文

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》范文

《面向时序RSSI的WiFi室内定位方法研究》篇一一、引言随着无线通信技术的不断发展,室内定位技术逐渐成为研究热点。

WiFi作为室内定位的一种重要手段,其定位精度和稳定性对于实际应用具有重要意义。

本文针对面向时距RSSI的WiFi室内定位方法进行研究,旨在提高室内定位的准确性和可靠性。

二、研究背景及意义在室内环境中,由于多径传播、信号衰减等因素的影响,传统的GPS定位技术无法满足室内定位的需求。

因此,研究人员提出了基于WiFi的室内定位方法。

其中,接收信号强度指示(RSSI)是一种常用的定位技术。

然而,由于RSSI易受环境因素影响,导致定位精度不高。

因此,研究面向时序RSSI的WiFi 室内定位方法,对于提高室内定位精度和稳定性具有重要意义。

三、时序RSSI数据采集与分析为了研究时序RSSI在室内定位中的应用,我们首先进行了时序RSSI数据的采集。

通过在室内不同位置放置WiFi接收器,收集不同时间点的RSSI值。

通过对时序RSSI数据进行分析,我们发现RSSI值随着时间和空间的变化呈现出一定的规律性。

因此,我们可以利用时序RSSI数据来提高室内定位的准确性。

四、面向时序RSSI的WiFi室内定位方法基于时序RSSI数据的特点,我们提出了面向时序RSSI的WiFi室内定位方法。

该方法主要包括以下几个步骤:1. 数据预处理:对采集的时序RSSI数据进行预处理,包括去除噪声、滤波等操作,以提高数据的可靠性。

2. 特征提取:从预处理后的时序RSSI数据中提取出有用的特征,如信号变化率、峰值等。

3. 定位算法设计:根据提取的特征,设计合适的定位算法。

我们采用了基于机器学习的定位算法,通过训练模型来预测目标位置。

4. 定位结果输出:将预测的目标位置输出,实现室内定位。

五、实验与分析为了验证面向时序RSSI的WiFi室内定位方法的有效性,我们进行了实验分析。

我们在室内环境中布置了多个WiFi接入点,并收集了大量时序RSSI数据。

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法室内定位是指在建筑室内环境中准确确定物体或人的位置。

随着室内定位技术的发展,人们可以利用室内定位算法来实现室内导航、智能家居和安防等应用。

基于无线信号强度指示(RSSI)的室内定位算法被广泛应用于室内定位中。

RSSI是指接收到的信号的强度,可以通过无线技术来获取。

在室内定位中,常常使用无线网络(如Wi-Fi)的信号强度作为定位依据。

基于RSSI的室内定位算法的基本原理是测量接收到的信号强度,然后将其与预先收集到的信号强度数据库进行比较,从而确定物体的位置。

由于室内环境的复杂性和无线信号的不稳定性,基于RSSI的室内定位算法存在一定的误差和不准确性。

为了改进这个问题,研究人员提出了一些优化方法。

对于室内定位算法来说,模型参数的选择非常重要。

模型参数影响着算法的精度和鲁棒性。

需要通过实验和分析来选择最佳的模型参数。

一种常用的方法是使用回归分析来估计模型参数。

回归分析可以通过建立数学模型来找到输入变量(如RSSI)与输出变量(如位置坐标)之间的关系。

然后,通过对大量数据进行测试和训练,优化模型参数,从而提高室内定位算法的准确性。

为了减小RSSI测量误差对定位结果的影响,可以采用滤波技术来平滑RSSI数据。

常用的滤波技术包括移动平均滤波和卡尔曼滤波。

移动平均滤波是一种简单的平均方法,它通过对连续多个RSSI测量值进行平均来减小噪声的影响。

卡尔曼滤波是一种递归滤波方法,可以根据测量噪声、系统模型和控制信号等信息来动态估计物体的位置。

通过应用滤波技术,可以减小RSSI测量误差对定位结果的影响,提高定位算法的精度。

为了提高室内定位算法的性能,可以使用机器学习技术来进行模型参数的优化。

机器学习可以通过学习大量的数据来自动调整模型参数,从而提高算法的性能。

常用的机器学习方法包括支持向量机、神经网络和决策树等。

通过使用机器学习技术,可以更好地适应不同的室内环境和不同的无线信号特性,进一步提高室内定位算法的准确性和鲁棒性。

基于RSSI的定位算法研究与优化

基于RSSI的定位算法研究与优化

基于RSSI的定位算法研究与优化基于RSSI的定位算法(Received Signal Strength Indicator)是一种常见的无线定位技术,通过测量无线信号的信号强度来确定用户的位置。

该算法常用于室内定位、物联网和智能城市等领域。

RSSI定位算法的原理是基于信号强度与用户距离之间的关系。

通常情况下,信号强度与距离呈反比关系,即距离越远,信号强度越弱。

RSSI 定位算法工作流程如下:1.建立参考数据库:首先,建立一个参考数据库,其中包含已知位置与相应RSSI值的对应关系。

这些已知位置可以在区域内的多个点进行测量和记录。

2. 采集RSSI数据:用户设备测量距离他们的无线接入点(Access Point,AP)的信号强度,并将其设备测量到的RSSI值发送给服务器。

3.RSSI匹配:服务器将用户设备测量到的RSSI值与参考数据库中的RSSI值进行匹配,并找出最佳匹配的位置。

4.定位结果:算法根据匹配度对每个已知位置进行排名,确定最终的用户位置。

1.环境映射优化:环境因素(如障碍物、多径效应等)会影响信号传输和测量准确性。

通过对环境进行建模和映射,可以更准确地估计用户位置。

2.多个AP的使用:使用多个AP可以提高定位的准确性。

通过测量不同AP之间的信号强度,可以使用多边定位算法(如三角定位算法)来准确估计用户位置。

3.机器学习算法:机器学习算法可以通过分析大量的RSSI数据来识别模式,并从中提取特征以改进定位准确性。

常见的机器学习算法包括支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)等。

4.滤波算法:滤波算法可以减小测量误差对定位结果的影响。

常用的滤波算法包括卡尔曼滤波、粒子滤波等。

5.数据融合:将RSSI定位与其他传感器数据(如加速度计、陀螺仪等)相结合,可以提高定位的准确性和稳定性。

综上所述,基于RSSI的定位算法是一种常见且有潜力的无线定位技术。

通过对算法的优化和改进,可以提高定位的准确性和鲁棒性,进一步推动其在室内定位、物联网和智能城市等领域的应用。

基于RSSI的室内定位算法研究讲解

基于RSSI的室内定位算法研究讲解

基于RSSI的室内定位算法研究摘要:近年来,随着无线网络的迅速发展,室内定位技术在诸多领域中得到了广泛应用,成为重要的研究对象之一。

室内定位技术的核心要素是定位算法。

优秀的定位算法,可以有效地降低无线信道的影响,并利用较少的网络资源获取较高的定位精度。

论文在研究了基于RSSI测距的无线定位算法后,重点研究了基于泰勒级数展开的RSSI测距定位算法,针对传统算法的缺点提出了改进方案。

关键词:室内定位 RSSI 泰勒级数1.引言现代社会,基于信息技术的发展,导航、定位等信息在人们纷繁庞杂的信息要求中,占据了越来越大的比重。

比如航海、军事、智能公交、煤矿等领域均要求室外或者室内导航定位技术。

进入二十一世纪以来,由于传统局域网己经不能满足人们的需求,加上无线网络的组网成本大幅下降,无线网络呈现出蓬勃发展的趋势,而人们在使用的同时也越来越不满足于现状,开始对其有了更多更深层次的要求。

目前,世界上正在运行的卫星导航定位系统主要是美国的全球定位系统(Global Positioning System GPS) ,但GPS这种定位方法是在室外使用得较多的定位方法,它不适用于室内。

针对GPS的室内定位精确度偏低、成本较高等缺点,具备低成本、较高定位精度的诸多室内定位技术便应运而生,并在诸多领域正越来越发挥着重要的作用。

例如:煤矿企业要实现对井下作业人员的实时跟踪与定位、方便企业对员工的管理与调度,要用到室内定位技术,营救被困人员,室内定位技术可以提供被困人员位置信息,为营救节省大量的时间;在超市等购物中心,室内定位技术可以实现对商品定位、消费者定位、广告发布、地图导航等功能。

所以若能实现低成本且高精度的室内定位系统,具有非常重要的现实意义。

未来的发展趋势是室内定位技术与卫星导航技术和通信技术有机结合,发挥各项技术自身的优点,不仅可以提供较高的定位精度和响应速度,还可以覆盖较广的范围,真正实现无缝的、精确的定位。

2 室内定位方法简介所谓室内定位技术是指在室内环境下确定某一时刻接收终端在某种参考系中的位置。

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法

基于RSSI优化的模型参数改进室内定位算法随着物联网和移动通信技术的发展,室内定位技术逐渐成为了研究热点之一。

室内定位是指在室内环境下利用无线信号、传感器数据等技术手段确定移动终端设备的准确位置信息。

它在商业应用、安防监控、智能家居等领域中具有重要的实用价值。

室内定位技术的研究已经取得了一定的进展,但是在实际应用中还存在一些问题。

其中一个主要问题是定位精度不高,容易受到环境干扰、信号衰减等因素影响,导致定位结果出现偏差。

为了克服这些问题,研究人员提出了基于RSSI(Received Signal Strength Indication)优化的模型参数改进室内定位算法,通过对接收信号强度进行优化,提高定位精度和稳定性。

RSSI是衡量无线信号接收端的功率大小的指标,它可以反映信号在传输过程中的衰减情况。

在室内定位中,接收设备通过接收信号强度来确定自身与发射设备之间的距离,然后利用三角定位等数学方法来计算设备的准确位置。

由于环境复杂、多径效应等因素的影响,RSSI存在一定的误差。

如何有效利用RSSI数据来提高定位精度是当前研究的重点之一。

1. RSSI数据滤波和校正:为了减小RSSI数据的误差,可以采用滑动平均、加权平均等滤波方法进行数据平滑处理,去除数据中的噪声。

还可以通过对比不同位置下的RSSI数据,进行校正和修正,提高RSSI数据的准确性。

2. RSSI信号建模:建立RSSI信号与距离之间的数学模型是室内定位算法改进的关键步骤。

根据实际信道特性和传输模型,可以选择合适的信号传播模型,如自由空间传播模型、多径传播模型等,建立RSSI信号与距离之间的映射关系。

通过模型拟合和优化,可以得到更为准确的距离估计值,提高定位精度。

3. 模型参数自适应调整:在建立RSSI信号与距离关系模型的过程中,需要确定一些参数,如信号传播指数、路径损耗系数等。

而这些参数的选择对算法的精度和泛化能力具有重要影响。

通过实时获取RSSI数据,可以采用自适应的方法来调整模型参数,使其能够更好地适应不同环境下的定位需求。

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》范文

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》篇一一、引言随着物联网技术的不断发展,室内定位技术已成为人们关注的焦点。

射频识别(RFID)技术因其非接触、低成本、高效率等优点,在室内定位领域得到了广泛应用。

基于接收信号强度指示(RSSI)的RFID室内定位算法是一种常用的方法。

然而,由于室内环境的复杂性和多径效应的影响,RSSI值易受外界干扰,导致定位精度不高。

因此,对基于RSSI的RFID室内定位算法进行优化研究具有重要意义。

二、RSSI基本原理及现有算法分析RSSI是指无线信号的强度信息,通过测量信号的强度可以估算出信号源与接收端之间的距离。

在RFID系统中,标签返回的RSSI值被阅读器接收,根据这些值可以估算出标签与阅读器之间的距离。

现有的基于RSSI的RFID室内定位算法主要包括最近邻法、K近邻法、加权质心法等。

这些算法虽然能够在一定程度上实现室内定位,但在复杂环境下仍存在定位精度不高、鲁棒性差等问题。

三、算法优化研究针对现有算法的不足,本文提出一种基于多因素加权的RFID室内定位算法优化方案。

该方案综合考虑了信号强度、信号稳定性、环境因素等多个因素,对每个因素进行加权处理,以提高定位精度和鲁棒性。

1. 多因素加权模型构建首先,对RSSI值进行预处理,包括去除异常值、滤波等操作,以提高数据的可靠性。

然后,根据室内环境特点,选取信号强度、信号稳定性、环境因素等多个因素,构建多因素加权模型。

每个因素根据其对定位精度的影响程度赋予不同的权重。

2. 定位算法优化在加权模型的基础上,对原有算法进行优化。

对于最近邻法,通过计算标签与阅读器之间的距离以及各因素的加权值,选择最匹配的标签进行定位。

对于K近邻法,选取K个最匹配的标签,根据它们的加权值和距离信息综合判断定位结果。

对于加权质心法,根据各因素的加权值和标签位置信息计算质心位置,实现更精确的定位。

四、实验与分析为了验证优化算法的有效性,我们在实际环境中进行了实验。

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》篇一一、引言随着无线通信技术的飞速发展,室内定位技术在许多领域中得到了广泛的应用,如智能仓储、智慧城市和安全监控等。

RFID (无线频率识别)技术因其具有远距离、快速和高效的读取性能而受到广大用户的青睐。

在众多RFID室内定位算法中,基于RSSI(接收信号强度指示)的定位算法以其低成本和易实现的特点得到了广泛的关注。

然而,由于信号在室内传播的复杂性和环境噪声等因素的影响,如何对RSSI定位算法进行优化以获得更高的精度是亟待研究的问题。

二、基于RSSI的RFID室内定位技术RSSI技术是通过接收到的无线信号强度值进行测距或者位置计算的定位技术。

其核心思想是通过测量的RSSI值与已知参考点RSSI值之间的差异来估计测距距离,从而确定目标位置。

然而,由于室内环境复杂多变,多径效应、信号衰减和干扰等因素都会对RSSI值产生较大的影响,导致定位精度下降。

三、RSSI定位算法的优化研究针对RSSI定位算法的不足,本文提出了一种基于多因素校正的RSSI定位算法优化方案。

该方案主要从以下几个方面进行优化:1. 信号预处理:通过滤波算法对接收到的RSSI信号进行预处理,去除噪声和干扰信号,提高信号的信噪比。

2. 路径损耗模型优化:根据室内环境的特点,建立更加精确的路径损耗模型,减少多径效应和信号衰减对定位精度的影响。

3. 多参考点校正:通过多个已知位置的参考点进行校正,消除环境因素对RSSI值的影响,提高定位精度。

4. 算法融合:将其他定位技术(如视觉定位、超声波定位等)与RSSI定位算法进行融合,形成多模态定位系统,进一步提高定位精度和稳定性。

四、实验与结果分析为了验证本文提出的优化方案的有效性,我们在一个典型的室内环境中进行了实验。

实验结果表明,经过优化后的RSSI定位算法在室内环境中的定位精度得到了显著提高。

具体来说,与传统的RSSI定位算法相比,经过多因素校正的优化算法在X轴和Y轴方向上的平均误差分别降低了约20%和15%,整体定位精度提高了约30%。

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》范文

《基于RSSI的RFID室内定位算法优化研究》篇一一、引言随着物联网技术的不断发展,RFID(无线频率识别)技术在室内定位领域的应用越来越广泛。

RSSI(接收信号强度指示)作为RFID技术中的重要参数,对于实现室内定位具有重要意义。

然而,由于室内环境的复杂性和多径效应的影响,基于RSSI的RFID室内定位算法仍存在一定的问题和挑战。

本文旨在研究并优化基于RSSI的RFID室内定位算法,以提高定位精度和稳定性。

二、RSSI与RFID室内定位原理RSSI是RF信号的强度指标,通过测量标签与阅读器之间的信号强度,可以推算出标签的位置。

在RFID室内定位中,通常采用多个阅读器对标签进行测距,然后通过算法计算出标签的精确位置。

然而,由于室内环境的复杂性和多径效应的影响,RSSI 值会受到多种因素的干扰,导致定位精度下降。

三、现有算法的问题与挑战目前,基于RSSI的RFID室内定位算法主要采用加权质心算法、指纹匹配算法等。

这些算法在理想环境下可以取得较好的定位效果,但在实际室内环境中仍存在以下问题和挑战:1. 多径效应:室内环境的复杂性和多径效应导致RSSI值波动较大,影响定位精度。

2. 信号干扰:其他无线设备的信号干扰可能影响RSSI值的准确性。

3. 标签与阅读器的布局:标签与阅读器的布局对定位精度也有较大影响。

四、算法优化方法针对上述问题,本文提出以下算法优化方法:四、算法优化方法针对现有算法的问题和挑战,本文提出以下优化策略:1. 引入机器学习算法:利用机器学习算法对RSSI值进行学习和预测,以减小多径效应和信号干扰对定位精度的影响。

2. 优化标签与阅读器的布局:通过优化标签与阅读器的布局,减少信号传播的障碍物和反射面,提高RSSI值的准确性。

3. 融合多种定位技术:将RFID技术与其他室内定位技术(如视觉定位、惯性导航等)相结合,提高定位精度和稳定性。

通过。

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基于RSSI的室内定位算法研究摘要:近年来,随着无线网络的迅速发展,室内定位技术在诸多领域中得到了广泛应用,成为重要的研究对象之一。

室内定位技术的核心要素是定位算法。

优秀的定位算法,可以有效地降低无线信道的影响,并利用较少的网络资源获取较高的定位精度。

论文在研究了基于RSSI测距的无线定位算法后,重点研究了基于泰勒级数展开的RSSI测距定位算法,针对传统算法的缺点提出了改进方案。

关键词:室内定位 RSSI 泰勒级数1.引言现代社会,基于信息技术的发展,导航、定位等信息在人们纷繁庞杂的信息要求中,占据了越来越大的比重。

比如航海、军事、智能公交、煤矿等领域均要求室外或者室内导航定位技术。

进入二十一世纪以来,由于传统局域网己经不能满足人们的需求,加上无线网络的组网成本大幅下降,无线网络呈现出蓬勃发展的趋势,而人们在使用的同时也越来越不满足于现状,开始对其有了更多更深层次的要求。

目前,世界上正在运行的卫星导航定位系统主要是美国的全球定位系统(Global Positioning System GPS) ,但GPS这种定位方法是在室外使用得较多的定位方法,它不适用于室内。

针对GPS的室内定位精确度偏低、成本较高等缺点,具备低成本、较高定位精度的诸多室内定位技术便应运而生,并在诸多领域正越来越发挥着重要的作用。

例如:煤矿企业要实现对井下作业人员的实时跟踪与定位、方便企业对员工的管理与调度,要用到室内定位技术,营救被困人员,室内定位技术可以提供被困人员位置信息,为营救节省大量的时间;在超市等购物中心,室内定位技术可以实现对商品定位、消费者定位、广告发布、地图导航等功能。

所以若能实现低成本且高精度的室内定位系统,具有非常重要的现实意义。

未来的发展趋势是室内定位技术与卫星导航技术和通信技术有机结合,发挥各项技术自身的优点,不仅可以提供较高的定位精度和响应速度,还可以覆盖较广的范围,真正实现无缝的、精确的定位。

2 室内定位方法简介所谓室内定位技术是指在室内环境下确定某一时刻接收终端在某种参考系中的位置。

在室内环境下,大多采用无线局域网来估计接收终端的位置。

一般典型的无线局域网架构中接入点(AP,Acess Point)类似于无线通信网络中的基站,大部分无线局域网都使用RF(Radio Frequency)射频信号来进行通信,因为无线电波可穿越大部分的室内墙壁或其它障碍物,已提供更大的覆盖范围。

常见的室内定位方法有:(1) ZigBee定位技术ZigBee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗、低成本及网络扩展性强的无线网络技术,它的信号传播距离介于射频识别和蓝牙之间,工作频段有三个——2.4GHz (ISM国际免费频段)和858/91 SMHz,除了可以应用于室内定位,还可以应用于智能家居、环境监测等诸多领域。

它有自己的无线电标准IEEE 802.15. 4,定位主要是通过在数千个节点之间进行相互协调通信实现的。

这些节点以接力的方式通过无线电信号将数据从一个节点传到另一个节点,通信效率非常高,同时,这些节点只需要很小的功率。

低功耗与低成本是ZigBee定位技术最显著的优点。

(2) 室内GPS定位技术当GPS接收机在室内工作时,卫星发送的GPS信号由于受到建筑物的遮蔽会大大衰减,而且不可能像室外一样直接从卫星广播中提取时间信息与导航数据,因此,定位精度会很低。

但是,延长在每个码延迟上的停留时间可以有效提高室内信号灵敏度,利用这个特性的室内GPS定位技术则可以解决上述GPS定位的缺陷。

室内GPS 定位技术利用数十个相关器并行地搜索可能的延迟码提高卫星信号质量以提高定位精度,同时也可以提高定位速度。

GPS定位导航信号免费、有效覆盖范围大是室内GPS定位技术的优势,但卫星信号在长距离的传播过程中受到的噪声干扰相对较大,导致信号到达地面时较弱,从而不能穿透障碍物,还有较高定位器终端成本等则构成了它的劣势。

(3) 红外线室内定位技术通过安装在室内的光学传感器接收经过红外线标识调制和发射的红外线进行定位是红外线室内定位技术的基本思想。

虽然红外线室内定位技术在理论上具有相对较高的定位精度,但是红外线仅能视距传播、易被灯光或者荧光灯干扰且传输距离较短则是这项技术最为明显的缺点。

受这些缺点的制约,它的实际应用前景并不乐观,而且这项技术的应用需要在每个走廊、房间安装接收天线,造价也较高。

因此,红外线室内定位技术在具体应用上有非常大的局限性。

(4) 超声波定位技术超声波定位采用基于时间到达(Time Of Arrival, TOA)进行测距,然后选择合适的定位算法利用测得的一组距离值来确定物体的位置。

超声波定位系统由若干个参考节点和定位节点组成,定位节点向位置固定的参考节点发射频率相同的超声波信号,参考节点在接收到超声波信号后向定位节点做出回应,由此得到定位节点与各个参考节点之间的距离。

当得到三个或者三个以上不同参考节点与定位节点之间的距离测量值时,就可以利用这组距离测量值根据相关定位算法确定出定位节点的位置。

虽然超声波定位系统整体结构也比较简单,定位精度比较高,但是,它需要大量的底层硬体设施投资,成本要求非常大,而且超声波受多径效应和非视距传播影响也很大,对定位精度的进一步提高形成了一定的技术瓶颈。

(5) 蓝牙室内定位技术蓝牙是一种短距离、低功耗的无线传输技术,基于它的室内定位技术是基于接收信号强度指示测距的。

通过在室内安装适当数量的蓝牙局域网接入点,再把基础网络的链接模式配置成基于多用户、主设备为蓝牙局域网接入点,就可以计算出定位节点的位置坐标。

目前,蓝牙定位技术受到蓝牙信号传播距离短的制约主要应用于小范围定位。

由于蓝牙室内定位系统具有设备体积小、易于集成在其它系统中等优点,因此比较容易推广普及。

而且,当采用该技术进行室内小范围定位时,蓝牙信号传输不受视距的影响,并且设备很容易就能够被系统发现。

其缺点为蓝牙设备的成本比较大,在复杂的空间环境中,蓝牙定位系统受噪声信号干扰大,且稳定性较差。

(6) 射频识别技术射频识别技术进行定位是利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据达到的。

此技术成本低,作用距离一般为几十米,可以在非常短的时间内得到厘米级的定位精度信息。

目前,理论传播模型的建立、用户的安全隐私和国际标准化等问题是射频识别研究的热点和难点。

虽然射频标识技术有自身的优点,但相比于蓝牙定位技术,它不容易被整合到其它系统中。

(6) Wi-Fi定位技术基于网络节点能够实现自身定位的前提,无线局域网(WLAN)是一种全新的定位技术,它可以在诸多的应用领域内实现复杂的大范围监测、定位和跟踪任务。

现在比较流行的Wi-Fi定位是基于IEEE 802.11标准、采用经验测试和信号传播模型相结合的一种定位解决方案。

该定位系统需要的基站数量比较少,比较容易安装,具有相同的底层无线网路结构,系统定位精度较高。

但是,如果定位的测算不是依赖于合成的信号强度图,而是仅仅依赖于哪个Wi-Fi的接入点最近,那么在楼层定位上很容易出错。

目前,受到Wi-Fi 收发器的覆盖范围一般只能达到半径90 m以内的区域这一缺点的制约,该系统主要应用于小范围的室内定位。

并且,无论是应用于室内定位还是室外定位,太系统对干扰信号的反应都很灵敏,从而影响其定位精度,定位节点的能耗也较高。

除了以上提及的定位技术,还有基于光跟踪定位、基于图像分析、电脑视觉、信标定位等室内定位技术。

3. 无线定位基本方法要实现定位,首先要把移动终端到基站间的距离计算出来。

在基于测距的定位方法中,常用的测量两个无线设备间距离的技术大致有以下四种:3.1基于电波传播时间(TOA)若电波从移动终端到基站的传播时间为t,电波传输速度为c,则移动终端位于以基站c⨯为半径的圆上。

如果同时有三个以上的基站收到移动终端的无线信号,位置为圆心,以t则移动终端的二维位置的坐标可由以基站为圆心的三个圆的交点确定。

基于TOA的无线定位,时间上1sμ的误差将导致定位结果在空间上产生300m左右的误差,因此要求基站拥有非常精确的时钟,收发信号的双方能够精确同步。

3.2基于电波传播时间差(TDOA)通过测量无线信号到达基站的时间而不是无线信号到达基站的绝对时间来对移动终端进行定位,从而降低对时间同步的要求。

根据信号到达两个基站的时间差,则可以确定移动终端位于以这两个基站为焦点的双曲线上。

如果有三个以上的基站,则可以建立起多个双曲线方程,这些双曲线方程的交点就是移动终端的二维坐标位置。

3.3基于电波入射角(AOA)在这种方法中基站通过接收机天线阵列测出移动终端发送电波的入射角,并确定一条从基站到移动终端的焦径线。

通过多个基站对移动终端无线信号的测量,能够得到多条焦径线,这些直线的交点就是移动终端的位置。

由于无线信号具有多径衰落等特性,采用此种方法在障碍物较少的地区可以得到较高的精确度,并且设备复杂价格昂贵。

3.4基于信号强度(RSSI)无线信号的信号强度随着传播距离的增加而衰减,接收方与发送方离得越近,则接收方的信号强度就越强;接收方离发送方越远,则接收到的信号强度就越弱。

根据移动终端测量接收到的信号强度和已知的无线信号衰落模型,可以估算出收发方之间的距离,根据多个估算的距离值,可以计算出移动终端的位置。

这一种方法相对简单,不需要对网络添加额外的硬件设备,但是由于影响无线信号强度因素较多,定位精度不是很理想。

由于室内定位范围一般相对较小,且现在室内定位一般是利用的高频率的无线电,传播速度为光速,时间上只要稍微出现一点误差,基于时间的测距方法便会产生非常大的误差,而基于RSSI的测距方法则没有这个缺点,且其信号模型在小范围内比较接近理论值,所以室内定位技术一般均是采用基于RSSI的定位方法。

本文档主要探讨的就是基于基于信号强度进行的无线定位。

4.经典的定位算法基于传播模型的定位算法很多,其中最基本的定位算法有三边测量法、双曲线测量法、最小二乘法。

4.1三边测量法假设图4.1中三个圆的圆心A 、B 、C 是对应的三个AP 的位置。

其对应的坐标分别为),(),,(),,(332211y x y x y x 。

三个圆的交点D 即为待定位的移动终端位置,坐标为(x,y)。

对应测量点与各个无线接入点的距离为1d ,2d ,3d 。

根据几何关系可知:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-+-=-+-=-+-232323222222212121)()()()()()(d y y x x d y y x x d y y x x (4.1) 将式(4.1)最后式减去前两式,可得:⎪⎩⎪⎨⎧-+-+-=-+--+-+-=-+-22232322232232322123232123213131)(2)(2)(2)(2d d y y x x y y y x x x d d y y x x y y y x x x(4.2) 由式(4.2)得到终端的位置坐标:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-+-+--+-+-⎥⎦⎤⎢⎣⎡----=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-2223232223222123232123211323231312d d y y x x d d y y x x y y x x y y x x y x(4.3)图4.1 三边测量法4.2双曲线测量法两组双曲线可以确定一个点。

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