卫星导航定位技术的产生及发展,使人们拥有了在全球广阔的室外空间中获取事物空间位置属性的技术方法。然而大部分时间里,人们还是在室内活动,而在目前的技术条件下,卫星导航定位技术还难以满足室内环境下进行定位的要求。因此,针对室内这一特殊环境,必须研究专门的定位方法来进行室内定位。从20世纪90年代末起,许多高校和研究机构开始了室内定位技术的研究,具有代表性的有AT&T Cambridge主持的Active Badges项目,微软公司研发的Easy Living项目等。上述项目虽然取得了一定的效果,但这些定位系统均需研发新的硬件设备,系统部署复杂,维护成本较高,可扩展性差。而另一方面,基于802.11协议的无线局域网已经广泛分布在校园和办公大楼内。基于接收信号强度的无线局域网定位是指根据接收信号强度随距离变化而变化的规律进行定位,与基于信号到达时间和信号到达角度的无线局域网定位技术相比,它不需要开发额外的硬件设备来进行精确的时间同步和角度测量,能充分利用现有的无线网络基础设施,大大降低了系统的部署成本,因而成为室内定位技术的研究热点。目前,基于接收信号强度的无线局域网定位技术主要面临以下问题及难点：(1)、当室内环境中存在较大障碍物时,无线电波基本上无法穿透,此时透射、反射等主要传播方式对信号接收的贡献将大大减少,信号更多时是以旁路绕射的方式到达接收端。因而传统的路径损耗模型不再适用,有必要对该模型加以改进。(2)、传统的对数距离路径损耗模型假定收发设备的间距与接收端的信号强度存在指数递减的函数关系,然而大量实验表明,该模型极不精确。因此,二者之间的关系不能用简单的函数来统一概括,可以借助于各类演化算法如基因表达式编程来挖掘出数据中隐藏的规律,从而进一步提高模型的精确度。(3)、目前,国内外大多数的研究主要考虑如何改进定位算法来提高系统的定位精度,而在室内无线接入点布局优化方面并没有系统的研究。实际上,AP的合理布局能够明显地提高系统的定位精度。(4)、接收信号强度在室内环境下受到各类因素的噪声干扰,如接入点之间的频段干扰,突然的人员走动或门窗的开关等。这些随机的干扰将导致采样得到的信号强度噪声较多,从而严重影响了室内定位系统的定位精度。(5)、在实时跟踪应用时,系统一般要在较短时间内计算出用户当前的位置。因此,无线网卡读取的信号强度样本较小,此时直接用定位算法估算用户位置时,其用户位置的方差较大,移动不平缓,从而严重影响了系统的定位性能和稳定性。(6)、在现实应用中,用户都按照一定的路径来运动,如从走廊的一头走到另一头,用户不可能穿墙而过等。因此,可以事先定义用户各种可能的路径信息,然后定位算法再结合这些路径信息,从而进一步提高系统的定位精度。本文主要针对上述问题和难点展开了深入地研究和讨论。第一章对基于无线局域网的室内定位系统的研究背景、研究现状、面临的问题及难点、以及研究课题进行了介绍。第二章主要对现有室内定位系统的方法和原理进行了分析和总结。首先介绍了室内定位系统的基本原理；接着对室内定位系统的技术分类进行了概述；然后对室内定位系统的四种定位方法进行了描述；最后重点分析了基于WLAN的室内定位算法,并对传播模型法和位置指纹法的过程及原理进行了深入的阐述。第三章主要对室内信号强度的相关特性进行了较为深入地研究。首先提出了一种基于主导路径的室内信号传播模型,并在此基础上进一步考虑了非视距传播的影响；接着提出了一种基于基因表达式编程的室内定位模型,该模型充分利用基因表达式编程(GEP)挖掘出收发设备的间距与接收端信号强度之间隐藏的非线型关系；然后从数学角度对室内AP布局问题进行合理抽象和建模,即提出了一种AP布局优化模型,并利用差分演化算法对其进行优化；最后提出了一种基于重叠面积的信号强度匹配算法,该算法通过计算采样时信号强度的高斯分布与定位时信号强度的高斯分布之间的重叠面积来衡量信号强度之间的相似度。第四章主要针对现有室内定位算法的不足,提出了三种有效的机制对其进行改进。首先提出了用限幅滤波、阈值滤波、最大值滤波、滑动平均滤波和卡尔曼滤波五种不同滤波方法对采样得到的信号强度进行滤波降噪处理和对比分析；接着尝试用卡尔曼滤波算法来对系统估算出的用户位置坐标进行滤波处理,以期待进一步提高室内定位系统的性能；然后提出了一种基于路径跟踪辅助的室内定位算法,充分利用室内环境的路径信息对定位算法的搜索子空间进行合理优化；最后将上述的三种改进机制有效融合,从而最大限度地提高系统的定位精度。第五章主要对室内定位系统的设计与实现进行了较为深入地研究和讨论。首先介绍了我们自主研发的一套完整的室内定位系统,即WiTracker室内定位系统；并对该系统的技术路线及算法流程进行了描述。接着对该系统各个模块的功能设计进行了详细的描述；并对该系统的核心数据表进行了介绍。然后重点分析了WiTracker室内定位系统的综合性能以及与Radar室内定位系统性能的比较。最后进一步分析了AP数量和采样点间距对该系统定位精度的影响。第六章对全文加以总结并对未来的研究方向进行了展望。