基于模糊理論與自動校準技術的室內定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著普適計算、無線傳感網(wǎng)絡以及物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,位置服務作為一種新生服務開始進入人們視線，早期的位置服務(Location Based Services，LBS)系統(tǒng)主要是針對室外環(huán)境。近年來，隨著智慧城市的逐步發(fā)展，城市智能化開始嶄露頭角，其中室內定位的應用已經涉及各個領域。然而，現(xiàn)有的定位技術無法適用于各種復雜的室內環(huán)境要求，主要體現(xiàn)在定位精度低、成本過高、系統(tǒng)復雜、自適應能力不強。針對以上提出的問題，本文著手實際實驗室環(huán)境研究，提

2、出了基于接收信號強度指標RSSI(Received Signal Strength Indication，RSSI)結合模糊理論與自動校準技術的室內定位系統(tǒng)，實驗結果表明結合模糊理論與參數(shù)化模型的定位系統(tǒng)能夠在實際生活中應用。
　　本文主要研究于大規(guī)模室內定位場景，采用RSSI的測距定位機制，首先對不同場景下的RSSI信號進行了分布特性分析，在此基礎上提出了基于高斯濾波與遞歸平均濾波結合的數(shù)據(jù)處理方案；然后提出了模糊理論的粗定位模

3、型，利用讀卡器分布將大規(guī)模場景進行區(qū)域劃分，采用三邊定位機制，能快速解出粗定位區(qū)間；最后對參數(shù)化定位模型中的3個主要參數(shù)進行分析，提出了自動校參數(shù)的精定位模型，能夠在不同時間不同場景進行實時參數(shù)校準，從而完成高精度高時效的定位。論文主要創(chuàng)新點歸納為以下幾點：
　　?調查研究了室內RSSI信號，為了解RSSI信號在室內環(huán)境的分布特性，在室內環(huán)境中從運動中目標（自由行動的個人）、RFID讀卡器設備誤差以及采樣樣本數(shù)量三個方面進行分析，

4、對比估算距離與真實距離，為設計提高系統(tǒng)性能、增強定位時效的有效模型和數(shù)據(jù)處理方法提供了實驗依據(jù)。試驗結果表明：通過對RSSI信號的分析，最直觀的就是能夠在實際數(shù)據(jù)處理時降低70％的樣本數(shù)量，減少60%以上的計算開銷。
　　?基于無線通信中的距離損耗模型，設計了對采集的RSSI粗糙數(shù)據(jù)的處理方案，提出了基于高斯濾波與遞歸平均濾波混合濾波來預處理數(shù)據(jù)。實驗證明，與傳統(tǒng)的定位技術中的數(shù)據(jù)處理方案相比，采用此濾波方法可以大幅度地降低距離估

5、算誤差，提高定位精準率，在實際的距離誤差估算中2m處誤差降低至4.24%，3m處誤差降低至2.59%。
　　?研究了大規(guī)模的室內定位場景的難點問題，由于采集的RSSI數(shù)據(jù)在實際定位環(huán)境中波動較大，一步完成精度較高的定位較為困難。因此，本文提出采用三邊測量定位機制進行粗定位：一方面利用讀卡器分布自身特性將室內環(huán)境進行區(qū)域劃分，另一方面提出采用模糊理論將定位目標與標簽卡的距離模糊化為：很近、近、可接受、遠、很遠，從而確定最優(yōu)的三個讀卡

6、器完成三邊測量的粗定位。試驗結果表明：任意室內環(huán)境都能完成粗定位，粗定位精度在10m以內的情況達到95%以上，精度在2m以內的情況約為23%。
　　?研究了大規(guī)模室內定位場景的參數(shù)化模型，從而實現(xiàn)不同時間不同場景的高精度定位。本文從個體運動的自然人進行實際定位分析，對參數(shù)化定位模型的三個主要參數(shù)：功率差、距離損耗因子、墻壁影響因子進行分析，提出了全自動校準參數(shù)的定位算法。實驗表明，本文提出的自動校準定位算法與傳統(tǒng)的定位算法相比，采