基于模糊理論與自動校準(zhǔn)技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著普適計(jì)算、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展,位置服務(wù)作為一種新生服務(wù)開始進(jìn)入人們視線，早期的位置服務(wù)(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(nèi)定位的應(yīng)用已經(jīng)涉及各個(gè)領(lǐng)域。然而，現(xiàn)有的定位技術(shù)無法適用于各種復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境要求，主要體現(xiàn)在定位精度低、成本過高、系統(tǒng)復(fù)雜、自適應(yīng)能力不強(qiáng)。針對以上提出的問題，本文著手實(shí)際實(shí)驗(yàn)室環(huán)境研究，提

2、出了基于接收信號強(qiáng)度指標(biāo)RSSI(Received Signal Strength Indication，RSSI)結(jié)合模糊理論與自動校準(zhǔn)技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明結(jié)合模糊理論與參數(shù)化模型的定位系統(tǒng)能夠在實(shí)際生活中應(yīng)用。
　　本文主要研究于大規(guī)模室內(nèi)定位場景，采用RSSI的測距定位機(jī)制，首先對不同場景下的RSSI信號進(jìn)行了分布特性分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于高斯濾波與遞歸平均濾波結(jié)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(jìn)行區(qū)域劃分，采用三邊定位機(jī)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(gè)主要參數(shù)進(jìn)行分析，提出了自動校參數(shù)的精定位模型，能夠在不同時(shí)間不同場景進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)校準(zhǔn)，從而完成高精度高時(shí)效的定位。論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)歸納為以下幾點(diǎn)：
　　?調(diào)查研究了室內(nèi)RSSI信號，為了解RSSI信號在室內(nèi)環(huán)境的分布特性，在室內(nèi)環(huán)境中從運(yùn)動中目標(biāo)（自由行動的個(gè)人）、RFID讀卡器設(shè)備誤差以及采樣樣本數(shù)量三個(gè)方面進(jìn)行分析，

4、對比估算距離與真實(shí)距離，為設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)性能、增強(qiáng)定位時(shí)效的有效模型和數(shù)據(jù)處理方法提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果表明：通過對RSSI信號的分析，最直觀的就是能夠在實(shí)際數(shù)據(jù)處理時(shí)降低70％的樣本數(shù)量，減少60%以上的計(jì)算開銷。
　　?基于無線通信中的距離損耗模型，設(shè)計(jì)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(yù)處理數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明，與傳統(tǒng)的定位技術(shù)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(zhǔn)率，在實(shí)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(nèi)定位場景的難點(diǎn)問題，由于采集的RSSI數(shù)據(jù)在實(shí)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(jī)制進(jìn)行粗定位：一方面利用讀卡器分布自身特性將室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行區(qū)域劃分，另一方面提出采用模糊理論將定位目標(biāo)與標(biāo)簽卡的距離模糊化為：很近、近、可接受、遠(yuǎn)、很遠(yuǎn)，從而確定最優(yōu)的三個(gè)讀卡

6、器完成三邊測量的粗定位。試驗(yàn)結(jié)果表明：任意室內(nèi)環(huán)境都能完成粗定位，粗定位精度在10m以內(nèi)的情況達(dá)到95%以上，精度在2m以內(nèi)的情況約為23%。
　　?研究了大規(guī)模室內(nèi)定位場景的參數(shù)化模型，從而實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間不同場景的高精度定位。本文從個(gè)體運(yùn)動的自然人進(jìn)行實(shí)際定位分析，對參數(shù)化定位模型的三個(gè)主要參數(shù)：功率差、距離損耗因子、墻壁影響因子進(jìn)行分析，提出了全自動校準(zhǔn)參數(shù)的定位算法。實(shí)驗(yàn)表明，本文提出的自動校準(zhǔn)定位算法與傳統(tǒng)的定位算法相比，采