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内蒙古科技大学学报 2023年第3期42卷 253-258页

作者：周琴琴杨彦侃内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

针对智能手机WiFi室内定位普遍存在计算复杂度高、能量消耗大、实时性差等问题,提出了一种基于ap筛选的节能WiFi指纹定位算法.根据ap接收信号强度值与物理距离的非线性关系,利用ap信号路径损耗模型公式一阶求导来获得ap接收信号强度梯度... 详细信息

针对智能手机WiFi室内定位普遍存在计算复杂度高、能量消耗大、实时性差等问题,提出了一种基于ap筛选的节能WiFi指纹定位算法.根据ap接收信号强度值与物理距离的非线性关系,利用ap信号路径损耗模型公式一阶求导来获得ap接收信号强度梯度,只筛选梯度较高数量合适的ap参与定位,从而确保定位精度不显著降低的情况下,降低计算复杂度,从而实现WiFi指纹定位的节能.实验结果表明:所提出的方法较传统WiFi指纹定位方法定位精度高9.6%,能耗低22.2%,验证了所提出的节能方法在不影响定位精度的前提下降低了能耗,获得了较好的节能效果.

关键词： ap筛选指纹定位能耗

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面向智能手机的WiFi位置指纹定位的能耗优化研究

面向智能手机的WiFi位置指纹定位的能耗优化研究

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作者：周琴琴内蒙古科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着科技的日益进步,各种基于位置的服务蓬勃发展,为人们的生活提供了极大的便利,因此对定位的需求越来越大。在室外,GPS凭借全天候、全球性特点获得了广泛的应用。在室内,由于GPS信号受到遮挡无法穿透墙壁和建筑物,无法使用GPS... 详细信息

近年来,随着科技的日益进步,各种基于位置的服务蓬勃发展,为人们的生活提供了极大的便利,因此对定位的需求越来越大。在室外,GPS凭借全天候、全球性特点获得了广泛的应用。在室内,由于GPS信号受到遮挡无法穿透墙壁和建筑物,无法使用GPS来实现室内精准定位。随着无线通信技术的快速发展以及智能手机的普及,面向智能手机的WiFi室内定位技术已成为当今室内定位技术的研究热点。WiFi室内定位技术具有成本低、操作简单、无需额外设备等诸多优点,然而对于当前的WiFi室内定位技术而言,定位过程需要进行频繁的WiFi扫描和数据传输,这将迅速消耗智能手机电池电量,降低手机续航能力,影响WiFi室内定位技术的推广和应用。基于以上背景环境,本文针对面向智能手机的WiFi位置指纹定位的能耗优化研究展开讨论。本文从降低计算量的角度实现WiFi定位能耗的优化:降低在线阶段参与计算的ap(Access Point)数量和降低匹配阶段参与计算的指纹数量。本文的主要研究内容包括:(1)针对室内环境中的智能手机可能在单个位置检测到数十个ap,将扫描到的所有ap全部参与定位,将会增加智能手机的计算负担的问题,本文提出了一种基于ap筛选的节能WiFi位置指纹定位算法。根据接收信号强度值与物理距离的非线性关系,即两点的信号距离越大,表示两点相距越远,可以用对数路径损耗模型来表示接收信号强度值与物理距离之间的关系。通过对路径损耗模型公式一阶求导来表示ap梯度,只筛选梯度较高的一定ap数目。(2)针对目前的WiFi位置指纹定位算法匹配阶段存在着定位过程计算量大,智能终端消耗能量过快的问题,提出了基于PDR(Pedestrian Dead Reckoning)误差的动态指纹库算法,此阶段主要是利用PDR的粗定位结果,估算待定点所处的大致区域,缩小匹配阶段的指纹库范围,只选择一部分位置参考点,降低了计算复杂度,满足了实时性。(3)确定实验场景,对算法性能进行实验验证。最后综合定位精度和智能手机能耗情况进行分析,总结了各自的性能表现,表明了本文提出的基于ap筛选的节能WiFi位置指纹定位算法和基于动态指纹库的节能WiFi位置指纹定位算法能够在保证定位精度的前提下有效降低智能手机能耗。

关键词： ap筛选动态指纹库算法 WiFi指纹定位 PDR定位技术能耗

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WiFi下RSSI和CSI融合的煤矿井巷指纹定位算法研究

WiFi下RSSI和CSI融合的煤矿井巷指纹定位算法研究

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作者：周成峰中国矿业大学

学位级别：硕士

煤炭是我国能源的基石,煤矿井巷定位的精确性、实时性和可靠性,对煤矿井下安全生产管理、机器协同工作及智能化无人生产都具有重要意义。煤矿井巷定位环境复杂,存在ap与待定位目标间被移动物体遮挡导致信号传输受限,载波链路波动和离线... 详细信息

煤炭是我国能源的基石,煤矿井巷定位的精确性、实时性和可靠性,对煤矿井下安全生产管理、机器协同工作及智能化无人生产都具有重要意义。煤矿井巷定位环境复杂,存在ap与待定位目标间被移动物体遮挡导致信号传输受限,载波链路波动和离线阶段与定位阶段环境变化导致定位精度差。因此,本文提出一种Wi Fi下RSSI和CSI融合的煤矿井巷指纹定位技术。首先,根据对现有无线定位技术的分析,选用Wi Fi定位技术进行煤矿井巷目标定位;通过对Wi Fi定位算法比较发现,Wi Fi指纹定位用于煤矿井巷存在一定优势;然而单独使用RSSI作为指纹特征定位精度较低,单独使用CSI计算复杂度高,鉴于此本文给出一种适合煤矿井巷环境的Wi Fi下RSSI和CSI融合的指纹定位框架,具体分为RSSI区域定位和CSI精确定位两个部分。然后,在RSSI区域定位阶段,针对传统RSSI指纹定位算法忽视煤矿井巷ap与待定位目标间被移动物体遮挡所带来的的定位误差,提出基于ap测量准确度的动态在线匹配（Accuracy Base on Access Point Measurement,ABapM）区域定位算法。为了保证井巷ap测量数据准确,采用实测RSSI值的稳定性、频率以及实测信号与指纹库信号的相似度来构建ap测量准确度函数;通过在线动态匹配来减少固定决策样本数量带来的定位误差;在煤矿井巷有无遮挡情况下将ABapM算法与WKNN算法进行对比,实验结果表明ABapM算法能有效判断ap测量准确度,获得更高的定位精度。最后,在CSI精确定位阶段,针对载波链路波动和离线阶段与定位阶段环境变化带来的定位误差,提出基于稳定载波链路的环境修正（Environment Modified Based on Stable Carrier Link,EMSCL）精确定位算法。通过CSI相位差对载波链路进行筛选来减少载波链路波动带来的定位误差;为了对井巷环境进行刻画采用CSI幅度波动程度计算EMSCL扰动因子;通过离线阶段与在线阶段EMSCL扰动因子差值来设计CSI指纹库修正模型以降低采集环境变化所引起的定位误差。通过实验验证ABapM与EMSCL融合的定位算法定位精度能达到1.2米,远超过RSSI与CSI幅度、相位和幅相融合算法,ABapM与CSI幅度、相位和幅相融合算法,具有更好的鲁棒性。该论文有图36幅,表15个,参考文献72篇

关键词：煤矿井巷指纹定位 RSSI和CSI融合 ap筛选环境修正

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基于WLAN的高精度室内定位算法研究

基于WLAN的高精度室内定位算法研究

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作者：罗九七中南大学

学位级别：硕士

随着无线网络技术的普及与发展,人们日常生活中对位置信息的需求日益增加,室内定位技术在物流运输、抗震救灾和购物导航等领域有着广阔的应用前景。本文基于WLAN网络,对室内高精度定位技术展开研究。离线阶段设计了一种快速指纹数据库... 详细信息

随着无线网络技术的普及与发展,人们日常生活中对位置信息的需求日益增加,室内定位技术在物流运输、抗震救灾和购物导航等领域有着广阔的应用前景。本文基于WLAN网络,对室内高精度定位技术展开研究。离线阶段设计了一种快速指纹数据库构建算法,该算法分为指纹数据库填充、ap筛选、参考点聚类三个指纹数据库优化算法。引入了模糊C均值聚类算法进行指纹数据库填充,保证其完整性,提升了指纹数据库的信息熵;采用了基于四分位距的ap筛选策略对指纹数据库进行了简化,降低了指纹数据库的规模;提出了改进自组织映射神经网络算法实现了参考点聚类,划分了子区域。实验结果表明,所构建的离线指纹数据库降低了指纹数据库复杂度,减少了定位时间。在线阶段设计了一种高精度匹配定位算法,分别从参考点选择、特征距离补偿、权值函数三个方面对WKNN算法进行改进。研究了基于相对密度的参考点选择策略,灵活选取参与定位的参考点数量。提出了两种邻域确定不同类型的参考点,并通过多项式拟合模型对邻域进行训练与确定;通过实验调参与优化算法得到了距离补偿因子的最优值。对不同的权值函数进行实验评估,选取了高斯函数作为权值函数。实验结果表明,改进的WKNN算法有效提高了定位精度,三种改进算法的融合算法在不同定位环境下的平均定位误差为(1.07±0.12)m。该融合算法适用于复杂定位场景,具有实际应用前景。图28幅,表17个,参考文献66篇。

关键词：室内定位 ap筛选聚类分析 WKNN算法融合定位

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