室內(nèi)WiFi定位的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)位置信息的需求越來越強(qiáng)，位置服務(wù)LBS(Location Based Service)也因此成為業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的重點(diǎn)。位置服務(wù)又稱定位服務(wù)，是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù)，通過一組定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息（如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)）并提供給移動(dòng)用戶本人或他人以及通信系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。其實(shí)質(zhì)是一種較為寬泛的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。美國學(xué)者Schilit提出了位置

2、服務(wù)的三個(gè)目標(biāo)(3W)，即你在哪里—Where（空間信息），你和誰在一起—Who(社會(huì)信息)、周圍有什么—What（查詢信息），構(gòu)成了基于地理位置服務(wù)最基礎(chǔ)的內(nèi)容。
　　LBS分為室外位置服務(wù)與室內(nèi)位置服務(wù)，室外定位技術(shù)起源于現(xiàn)代軍事技術(shù)，現(xiàn)代軍事行動(dòng)對(duì)衛(wèi)星的依賴已經(jīng)達(dá)到空前的高度，從偵查，預(yù)警，遙感，監(jiān)視，指揮通信，到精確制導(dǎo)都離不開衛(wèi)星系統(tǒng)提供的定位技術(shù)，因此美國率先在1958年成立了GPS項(xiàng)目，并于1964年投入使用。目前，

3、全球共有四套定位系統(tǒng)，分別是美國的全球定位系統(tǒng)(GPS)，俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)(GLONASS)，歐洲的伽利略”系統(tǒng)(GALILEO)，以及中國的北斗系統(tǒng)。
　　而室內(nèi)位置服務(wù)隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及以及智能設(shè)備的大眾化也越來越流行，目前室內(nèi)位置服務(wù)主要用于商品推送，社交應(yīng)用，周邊搜索，室內(nèi)導(dǎo)航，用戶簽到等應(yīng)用。除通訊網(wǎng)絡(luò)的蜂窩定位技術(shù)外，常見的室內(nèi)無線定位技術(shù)還有:WiFi、藍(lán)牙、紅外線、超寬帶、RFID（射頻識(shí)別）、ZigBee和超

4、聲波。但紅外線、超寬帶、RFID（射頻識(shí)別）、ZigBee和超聲波等定位技術(shù)需要額外的接收和發(fā)射裝備，增加了使用成本，且普及度不高，不利于便捷性。隨著智能手機(jī)以及室內(nèi)WiFi的普及，利用智能手機(jī)以及室內(nèi)WiFi定位成為越來越多商家的首選。但WiFi信號(hào)是一種長波，信號(hào)頻率較低，抗干擾性較差，并且衰減較快，因此信號(hào)傳播距離有限，尤其是室內(nèi)存在很多障礙物，對(duì)信號(hào)影響較大，會(huì)對(duì)定位效果造成較大影響。
　　目前，針對(duì)室內(nèi)定位算法的研究可以

5、分類兩類，一種是基于傳統(tǒng)定位算法，其特點(diǎn)就是利用信號(hào)的距離衰減公式，將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)化成目標(biāo)到ap之間的距離，并結(jié)合幾何定位算法進(jìn)行定位。石鵬提出利用信號(hào)傳播的衰減公式，采用極大似然估計(jì)相應(yīng)的參數(shù)，最后利用三角定位算法進(jìn)行定位。這種方法最大的問題在于由于室內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性與時(shí)變性（主要是存在干擾），導(dǎo)致信號(hào)距離衰減公式不再適用，這直接導(dǎo)致由信號(hào)到距離的轉(zhuǎn)化失效，影響定位效果。第二類定位算法主要基于機(jī)器學(xué)習(xí)，將定位問題轉(zhuǎn)化為分類問題，其繞開了距

6、離衰減公式，直接訓(xùn)練信號(hào)強(qiáng)度與采樣點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。MYoussef提出了著名的horus系統(tǒng)，其主要采用樸素貝葉斯算法，用實(shí)時(shí)接收的WiFi信號(hào)中最強(qiáng)的幾個(gè)進(jìn)行分類。在布置密集的ap情況下，horus系統(tǒng)可以達(dá)到很高的定位精度，其實(shí)質(zhì)是利用了密集的ap并采用最強(qiáng)的幾個(gè)信號(hào)緩解干擾問題。但是出于成本的考慮，若減少ap的數(shù)量，則定位精度會(huì)大打折扣。這些算法都是直接采集數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型的，混合了有干擾和無干擾的情況。
　　針對(duì)上述情況，本

7、文提出了一種新的算法，算法對(duì)場地進(jìn)行了兩次劃分，先劃分為區(qū)域，再在區(qū)域中劃分采樣點(diǎn)。利用樸素貝葉斯算法采用最大的幾個(gè)信號(hào)對(duì)區(qū)域進(jìn)行定位，放寬了定位精度。其次再對(duì)部分信號(hào)進(jìn)行過濾，并結(jié)合穩(wěn)健的支持向量機(jī)算法對(duì)區(qū)域內(nèi)的采樣點(diǎn)進(jìn)行定位，并取得不錯(cuò)的效果。
　　其優(yōu)點(diǎn)在于:
　　1、速度快。在較大場地上，采用分層定位速度會(huì)有明顯提升。
　　2、精度高。相對(duì)于傳統(tǒng)的支持向量機(jī)我們的準(zhǔn)確率可以提升4％。
　　3、穩(wěn)健性。相對(duì)