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室内定位技术由于受非视距传播及多径传播的影响,目前被广泛研究的无线室内定位技术都有其不足之处,定位效果不显著。比起室外环境,室内环境相对复杂,室内装潢、内部物体布局、材料结构等都会对室内定位效果产生影响,并且由于室内环境较小,对定位精度的要求就会更高。研究基于射线跟踪方法的室内定位,可以克服非视距传播及多径传播的影响,提高定位精度。
本文介绍了基于射线跟踪方法的定位原理,总结出利用射线跟踪进行定位主要分为两个阶段,首先是数据采集阶段,利用射线跟踪方法追踪每一条从发射点到接收点的射线,计算其在接收点处的场强、到达角等特征属性信息,建立位置-指纹数据库;其次是匹配定位阶段,把待定位点的场强、到达角属性数据与位置-指纹数据库中的数据进行匹配计算,从而得出其位置信息。在数据采集阶段,针对射线跟踪方法计算量大的问题,在分析现有射线跟踪分区加速算法不足之处后,本文提出了基于Voronoi-图的射线跟踪加速算法,该算法利用Voronoi-图的势力范围性质,将传统加速算法中大量的求交计算变为两点之间的距离计算,减少计算复杂度,提高计算效率。在匹配定位阶段,利用数据采集阶段的分区信息,结合传统K近邻匹配算法思想,提出基于Voronoi-图的室内定位算法,利用Voronoi-图一级邻接点信息,在待定位点与位置-指纹数据库中的数据进行匹配的同时,筛选出与之不匹配的数据,减少匹配计算量,根据不同情况选取不同K值,克服传统匹配算法K值单一的情况。最后利用3DS MAX和Visual Studio2005平台进行仿真实验,验证本文算法的有效性。将本文射线跟踪分区加速算法与传统规则分区加速算法进行对比,验证本文算法的高效性;在匹配定位阶段,重点分析在室内环境中反射次数及绕射次数对定位的影响,并且对定位误差做分析,表明本文算法的有效性。