信息融合手機室內(nèi)定位報告

1、基于手機WIFI的室內(nèi)定位與導航Information Fusion目錄實際操作演示室內(nèi)定位研究意義軟件實現(xiàn)原理與算法總結展望一、研究意義一、研究意義易于安裝易于安裝需要少量的接入需要少量的接入點（點（Access PointAccess Point）傳輸速度快，成本較低傳輸速度快，成本較低覆蓋范圍廣覆蓋范圍廣室內(nèi)定位和跟蹤室內(nèi)定位和跟蹤是無法利用是無法利用GPSGPS和蜂窩無線定位和蜂窩無線定位來實現(xiàn)來實現(xiàn)基于手機基于手機WiFiWiFi的室內(nèi)定位的室內(nèi)定位“位置指紋位置指紋”定位特征為定位特征為RSS信號強度值信號強度值無需室內(nèi)傳播模型無需室內(nèi)傳播模型需要建立數(shù)據(jù)庫需要建立數(shù)據(jù)庫二、軟件實

2、現(xiàn)二、軟件實現(xiàn)位置指紋定位算法位置指紋定位算法2.基于對數(shù)正態(tài)基于對數(shù)正態(tài)分布模型的信分布模型的信號處理號處理1.AP信息的采集與獲信息的采集與獲取取4.實現(xiàn)定位實現(xiàn)定位框架設計框架設計3.3.位置指紋數(shù)位置指紋數(shù)據(jù)庫據(jù)庫1.AP信息的采集與獲取信息的采集與獲取 基于WIFI的手機室內(nèi)定位系統(tǒng)使用的定位算法中信號強度(RSS)的采集是關鍵部分，RSS不能采集，就不能對用戶進行定位。接收信號強度代表了參考位置點的指紋信息，只有在采集到來自各個AP的RSS信號之后，才能進行室內(nèi)定位，估計用戶的位置。帶有WiFi接口的設備可以通過無線網(wǎng)卡中的網(wǎng)絡驅(qū)動接口規(guī)范(NetworkDriver Interf

3、ace Specification，NDIS)獲取AP的RSS信號。 RSS信息獲取之后，需要通過網(wǎng)絡將定位需要的參數(shù)傳送到服務器，傳輸數(shù)據(jù)幀的結構如表：參數(shù)參數(shù)描述描述數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型定位狀態(tài)離線（在線）定位階段BoolAP數(shù)目用于定位AP的數(shù)目ByteRSS數(shù)目每次采集的來自每個AP的RSS值得數(shù)目IntBSSID地址搜索到的AP的MAC地址Char（16）AP名稱搜索到的AP的名稱Char（32）RSS值采集的來自AP的RSS值long2.基于對數(shù)正態(tài)分布模型的信號處理基于對數(shù)正態(tài)分布模型的信號處理利用對數(shù)正態(tài)分布模型對采樣的信號進行篩選niRSSnu1)ln(1222)(ln221)(

4、uxexxfniiuRSSn12)(ln1標準對數(shù)正態(tài)分布概率函數(shù)表示為：判別式：22)(ln2226 . 0212122ueRSSuuRSS（1）（3）（2）把這些高概率的信號強度帶入公式(2)得到一個新的平均信號強度u然后通過下式得到處理后的信號強度值：RSSue3.位置指紋數(shù)據(jù)庫（離線階段）位置指紋數(shù)據(jù)庫（離線階段） 室內(nèi)定位系統(tǒng)學習階段需要首先選定參考位置點，由人員在參考位置點處用手機，運行學習模式獲取RSS樣本，采集完成后，記錄該參考位置點的坐標及RSS信號處理后的數(shù)據(jù)信息，依次完成定位場景中的所有參考位置點的RSS信號的采集，并將參考位置點坐標及其RSS相關信息存入數(shù)據(jù)庫中，形成定

5、位場景的位置指紋數(shù)據(jù)庫。 位置指紋數(shù)據(jù)庫中存儲參考位置點的指紋信息，主要包括參考位置點標號、參考位置點的名稱、參考位置點的X坐標、參考位置的Y坐標、參考位置點處搜索到AP的MAC地址、采集的來自AP的RSS值。4.實現(xiàn)定位（在線階段）實現(xiàn)定位（在線階段） 在線定位階段，定位終端首先會根據(jù)收到的周圍的AP信號強度值，將它和指紋數(shù)據(jù)的信號進行矢量匹配，然后再采取某種指紋定位算法得到定位目標的位置。常用的指紋定位算法有：最近鄰算法、K加權近鄰算法、貝葉斯概率算法。本次采用概率密度算法。利用參考點的信號強度概率對目標進行定位11ln()niuRn22(ln)221P(|)2jRujijRLeR211(

6、ln)niiRuN在每一個采樣點信號概率密度函數(shù)表示為：每一個參考位置點的信號強度概率：i12P(R|L )=P(R |L )P(R |L )P(R |L )iini（1）（3）（2）（概率密度算法）三、定位演示的實現(xiàn)三、定位演示的實現(xiàn)1 1、設備場地選擇、設備場地選擇 場地選在星c學生宿舍4樓半，選擇8個宿舍，陽臺以及洗漱間作為定位點。每個點都有相應的Wifi信號信息，用手機依次在這10個點采集信號的信息作為數(shù)據(jù)庫，采集完畢后，隨機在10個點中選擇測試點進行測試，記錄定位結果。流程圖：結束開始RSS實時采集記錄各個點的信息作為數(shù)據(jù)庫使用庫中匹配的AP的RSS信息進行定位顯示定位地點2 2、界

7、面展示、界面展示測試結果測試結果測試測試地點地點陽臺陽臺404406408410412416洗漱洗漱間間420422正確率100%100%100%100%80%0%60%60%60%80%整體正確率：74%三、總結展望三、總結展望 當前隨著WiFi技術的發(fā)展和WiFi的普及，在室內(nèi)環(huán)境下通過wiFi信號進行室內(nèi)定位已經(jīng)成為了可能，而且具有很大的潛力。在本次測試中，測試成功率在WiFi信號簡單的區(qū)域極高，而在整個宿舍樓的中間部分也就是WiFi信號最為復雜的區(qū)域準確率驟降，所以在信號采集與處理的算法中需要繼續(xù)完善，過濾掉部分WiFi信號才能保證正確率。 另外從實用性方面來看，軟件在使用過程中需要對已知地點進行預先的學習，才能在下次到達該地點時獲取位置坐標，所以說如果在推廣實用性上需要建立離線數(shù)據(jù)庫以及建立穩(wěn)定的WiFi信號覆蓋區(qū)域。參考文獻：Java編程從基礎到應用，清華大學出版社馬寧基于RSSI的RFID室內(nèi)無線定位算法研究D，電子科技大