WLAN室内定位中动态无线电地图建立算法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asd08061
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无线通信的高速演进,使得具有感知和计算能力的终端设备具有了移动性,这也促进了基于现有通信设备的位置服务的发展,以满足用户不断变换场景的需求。为了支持位置服务的交互性,准确、可信、实时的用户位置信息是必需的。然而,对于基于信号强度的无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)室内定位,一个关键的问题是接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)由于复杂的室内传播环境而具有的不确定性,导致无线电地图(Radio Map)建立的不准确。大部分定位算法都假设定位中环境未发生改变,而实际情况并非如此。  针对RSS随无线网络环境的变化而改变,进而导致定位精度下降的问题,提出具有无线网络环境适应性的动态Radio Map建立方法。该方法充分考虑接收信号强度值随时间和空间的动态变化性,而不需要耗费人力、物力重新建立Radio Map,可有效降低室内定位的开销。具体包括以下几个问题:  首先,分析并比较了WLAN室内定位系统中静态Radio Map建立的两种方法:无线传播模型法和基于位置指纹的方法,以及常见的位置指纹定位算法:加权K近邻法、概率法和人工神经网络法。指出不同算法的优缺点及适用场景,为后续研究奠定理论和实验基础。  其次,针对静态Radio Map无法适应动态环境变化的缺陷,提出动态Radio Map建立方法。该方法在静态Radio Map的基础上,离线阶段训练出少量校准点与每个参考点的RSS值对应模型关系,然后在线阶段通过校准点处采集信号来预测参考点的值,进而完成动态Radio Map的重构。通过实验仿真,分析了模型中隐层数和校准点数的重要性并对其进行优化,实现动态Radio Map的优化设计。  最后,为了进一步精简动态Radio Map模型,采用Fisher准则衡量不同无线接入点(Access Point,AP)的位置分辨能力,并进行选择。目的是去除冗余AP信息,降低定位算法的计算复杂度。通过理论分析和性能仿真,验证该方法的有效性,并对定位系统的AP数目进行了优化。不但保证了定位精度,而且有效降低了系统的计算负担。
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