【摘 要】
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现有室内定位系统中的核心技术种类繁多,其中包括超宽带、Wi-Fi、地磁、声信号等,各自存在不同的优缺点。如何实现在兼顾高精度定位的同时,其它因素亦能为广大用户所接受的室内定位系统,一直是室内定位领域的热点和难题。本文提出了一种基于智能手机的声信号室内定位方案,该方案采用人耳不可闻频段的声信号,充分利用智能手机自带的麦克风、计算和通信功能,在室内环境下实现了高精度的鲁棒定位。本文的主要工作如下:（1
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现有室内定位系统中的核心技术种类繁多,其中包括超宽带、Wi-Fi、地磁、声信号等,各自存在不同的优缺点。如何实现在兼顾高精度定位的同时,其它因素亦能为广大用户所接受的室内定位系统,一直是室内定位领域的热点和难题。本文提出了一种基于智能手机的声信号室内定位方案,该方案采用人耳不可闻频段的声信号,充分利用智能手机自带的麦克风、计算和通信功能,在室内环境下实现了高精度的鲁棒定位。本文的主要工作如下:（1）一种无需严格时钟同步的声信号室内定位方案。传统声信号室内定位系统大多需要精确的时钟同步,然而这会不可避免地带来定位误差和额外开销。本文提出的声信号定位系统利用主锚点采集到的声信号来纠正无线信号的不确定时延带来的同步误差,从而无需严格时钟同步。（2）定位系统的设计与实现。本文首先详细设计了系统框架和系统流程,其次根据实测选择了合适的定位信号。最后,基于智能手机平台设计并实现了该系统。实际场景下的实验结果表明:系统定位精度保持在15cm以内的概率为97%,保持在10cm以内的概率为84%,且不同型号的智能手机对定位结果的影响不大。（3）声信号的NLOS概率估计方法。本文首先合理地分割了同次定位采集到的声信号,然后根据LOS/NLOS信道特性的区别提取了9维特征,最后提出了一种基于同一定位周期,通过对比不同锚点声信号的信道特征,来估计其NLOS概率的方法。（4）基于NLOS概率的时延估计方法。传统的广义互相关时延估计方法在遇到强反射环境或NLOS环境时,精度会急剧下降。为此,本文基于声信号的NLOS概率提出了一种自适应阈值的时延估计方法,实验结果表明,该方法在LOS/NLOS环境下能取得较好的效果。（5）基于NLOS概率的自适应权值估计方法。实际室内环境多为LOS/NLOS混合环境,此时传统的定位方法定位误差较大。本文提出了一种结合信号NLOS概率和信道时延信息的自适应权值估计方法。实验结果表明:在LOS/NLOS混合环境下,结合了本文提出的时延估计方法和权值估计方法的WLM＿P算法的定位精度在0.2m以内的概率为85%。
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