【摘 要】
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随着大型商场、车站、地下停车场的建设,室内环境越来越复杂,人们对于室内定位的需求也越来越强烈。由于室内环境中普遍铺设有用于网络通信的WiFi节点,所以可以利用WiFi在网络通信的同时进行室内定位。本文主要以基于WiFi的单节点室内定位系统为基础,从网络传输的角度研究在不同情况下多用户定位系统的性能。首先,本文针对传统室内定位在定位精度和部署方面的不足提出了基于信道状态信息(CSI)单节点定位模型。
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随着大型商场、车站、地下停车场的建设,室内环境越来越复杂,人们对于室内定位的需求也越来越强烈。由于室内环境中普遍铺设有用于网络通信的WiFi节点,所以可以利用WiFi在网络通信的同时进行室内定位。本文主要以基于WiFi的单节点室内定位系统为基础,从网络传输的角度研究在不同情况下多用户定位系统的性能。首先,本文针对传统室内定位在定位精度和部署方面的不足提出了基于信道状态信息(CSI)单节点定位模型。针对于接收到的CSI的相位信息特点提出了CSI的相位误差模型,利用插值法以及最小二乘法消除了相位误差中与子载波序号呈线性相关的线性误差和由噪声引起的非线性误差。其次,本文介绍了基于MUSIC的室内定位算法的基本原理,利用消除误差后CSI的相位值构建了空间谱,通过寻找谱峰值来估计多径信号的传输时延和角度,来计算出待定位信号源的位置。针对于MUSIC算法的定位精度与计算复杂度,本文又相继提出了频带拼接算法和直接搜索算法。通过展宽频带和降低搜索维度来提高算法的定位精度以及降低计算复杂度。在直接搜索的基础上,为了避免一维峰值搜索而利用了Root-MUSIC算法和ESPRIT算法,进一步降低了定位算法的计算复杂度,并实际测量了不同定位算法的定位误差与运行时间。最后,本文构建了多用户室内定位系统,从接入用户类型、单点定位系统和多用户接入协议三个方面分析了多用户定位系统性能的影响因素。分别阐述了定位算法、传输数据包数、协议的通信方式和最大初始竞争窗口对于多用户定位时延的影响。在分析了不同影响因素后,计算了在不同上网用户数量的情况下多用户定位系统的最大定位次数以及用户容量。
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