物聯(lián)網(wǎng)大作業(yè)

物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)大作業(yè)題目 基于WIFI的室內(nèi)指紋定位技術(shù) 學(xué)院（系部）： 電子通信工程學(xué)院 專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程班級：2015級物聯(lián)網(wǎng)91學(xué)生姓名：學(xué)號：成績：□優(yōu)秀口良好□中等□及格□不及格（注.方框打』）2017年11月23日隨著無線定位技術(shù)的發(fā)展，人們對定位的需求也與日俱增。目前主流的三種定位技術(shù)GPS、A.GPS、Google.M印基本滿足人們室外定位的需求，然而它們在室內(nèi)或地下場所中定位精度與速度不高，無法很好的滿足室內(nèi)或地下場所定位的需求。隨著WlFl技術(shù)的飛速發(fā)展、WlFl無線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋越來越普及，使得基于WIFI網(wǎng)絡(luò)對移動終端進行準(zhǔn)確定位成為可能?；赪IFl網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位技術(shù)以其定位精度高、實時性好、擴展性強等優(yōu)點越來越受到人們的重視，目前已成為室內(nèi)定位技術(shù)研究的熱點。首先，通過閱讀大量相關(guān)的文獻資料，對比分析了當(dāng)前國內(nèi)外WIFI室內(nèi)指紋定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀。對其中涉及到的相關(guān)技術(shù)的原理和特點進行介紹分析，包括WIFI無線通信技術(shù)，室內(nèi)無線定位技術(shù)以及位置指紋定位技術(shù)，并根據(jù)室內(nèi)亞尸］指紋定位技術(shù)的特征對定位過程中的影響因素進行分析。其次，根據(jù)前面提到的定位過程中的關(guān)鍵影響因素，介紹了對應(yīng)的解決方案。分析與研究了幾種典型的指紋定位算法，包括最近鄰法(SS)、K近鄰法(KNN)、K加權(quán)近鄰法(WKNN),并提出算法的改進方案，使用乂人兀人8軟件進行算法的仿真分析，尋求其中的最佳參數(shù)值以及定位性能差異。通過分析幾種算法的性能仿真結(jié)果，擬定了基于最強AP法的改進算法作為定位系統(tǒng)采納的算法。關(guān)鍵詞：WIFI；Android；指紋定位算法；定位系目錄TOC\o"1-5"\h\z一、緒論 1\o"CurrentDocument"(1)研究背景與意義 11研究背景 .12研究意義 2(2)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2\o"CurrentDocument"二、基于WIFI的室內(nèi)指紋定位技術(shù) 4WIFI無線通信技術(shù) .4.WIFI基本概念及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) .4.WIF1網(wǎng)絡(luò)的組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 5\o"CurrentDocument"三、室內(nèi)無線定位技術(shù) .7\o"CurrentDocument"(1)室內(nèi)無線定位技術(shù)的分類 7\o"CurrentDocument"(2)室內(nèi)無線定位技術(shù)的選擇 10\o"CurrentDocument"四、位置指紋定位技術(shù) 12\o"CurrentDocument"(1)典型的在線匹配算法 12\o"CurrentDocument"結(jié)論 .15\o"CurrentDocument"參考文獻 .16(1)研究背景與意義1,研究背景隨著移動通信、無線網(wǎng)絡(luò)與普適計算等技術(shù)的突飛猛進，人們對獲取位置感知服務(wù)的需求也日益增加，這使得基于位置感知的計算與服務(wù)在現(xiàn)實生活中發(fā)揮的作用越來越重要。早期無線定位技術(shù)應(yīng)用于交通運輸、醫(yī)療、公安追蹤等領(lǐng)域。至80年代后期，伴隨蜂窩網(wǎng)無線通信、GPS、AGPS等技術(shù)問世，無線通信進入了一個新時代，人們對定位服務(wù)的需求也層出不窮，越來越多的研究學(xué)者也關(guān)注無線定位技術(shù)。美國聯(lián)邦通信委員會在1996年強行制定了E.911法規(guī)，其規(guī)定移動網(wǎng)絡(luò)需為用戶提供定位服務(wù)。此后，許多國家也效仿此規(guī)定。至今GPS、AGPS、GoogleMap等定位技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ钪卸及缪葜匾慕巧?。IEEE802.11協(xié)議發(fā)展至今己日益完善，WIFI的應(yīng)用也更加普及，基于W1Fl的wLAN廣泛分布與家庭、校園、辦公場所、地下停車場與娛樂場所，智能手機、筆記本、Pad等手持設(shè)備也均內(nèi)置了無線網(wǎng)卡。WlFI網(wǎng)絡(luò)中AP定期廣播的信標(biāo)信號中的RSS信息使基于WlFl網(wǎng)絡(luò)的位置指紋定位成為可能。目前基于WIFl的位置指紋定位技術(shù)也成為學(xué)術(shù)界研究的熱點，一些基于WlFI網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)也相繼出現(xiàn)，但目前各個WIFI位置指紋定位系統(tǒng)均只應(yīng)用于某一特定場所，還未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。2,研究意義WIFI位置指紋定位技術(shù)是基于接收信號傳播特性而進行定位的，與傳統(tǒng)AIA與TlA定位技術(shù)相比，其無需額外添加設(shè)備來進行角度測量與時間同步，且充分利用了已有WlFI無線網(wǎng)絡(luò)，降低其使用成本。其次，W1F1位置指紋定位技術(shù)與傳統(tǒng)室內(nèi)定位技術(shù)（如：視頻信號與紅外定位）相比，其擴展性更強、應(yīng)用范圍更廣。由于亞舊信號傳輸時受非視距、多徑衰落等因素影響較小，故基于wlFl網(wǎng)絡(luò)的指紋定位系統(tǒng)穩(wěn)定性較強，而基于紅外或視頻信號定位技術(shù)在使用時較易受限，比如：在陽光直射或熒光照射下基于紅外技術(shù)定位的精度將大大降低，而基于視頻信號的定位技術(shù)使用前提是移動終端必須在可視條件下。在城市人口居住密集的今天，由于室內(nèi)與地下的無線基站信號較弱，現(xiàn)有主流定位技術(shù)GPS、AGPS、GoogleM印等在室內(nèi)與地下定位時均存在盲區(qū)，且定位精度不高，而WIFI位置指紋定位技術(shù)可通過WlFl網(wǎng)絡(luò)中的AP進行定位，避免了對無線基站網(wǎng)絡(luò)的依賴，從而實現(xiàn)了地下或室內(nèi)環(huán)境的準(zhǔn)確高效定位，其在地下室內(nèi)商場、停車場、物流等行業(yè)均具有潛在應(yīng)用價值。(2)內(nèi)外研究現(xiàn)狀(2)內(nèi)外研究現(xiàn)狀WLAN無線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)于二十世紀(jì)末正式制定，之后它的應(yīng)用就變得非常廣闊，涵蓋多個領(lǐng)域，在無線通信領(lǐng)域被看作最有發(fā)展前途的技術(shù)之一，利用廣泛存在的WIFI網(wǎng)絡(luò)，對室內(nèi)定位目標(biāo)進行定位得到廣泛認(rèn)可。它有著非常好的發(fā)展前景，因此被很多研究者看好，并隨之誕生了不少可鑒的WIFI室內(nèi)定位系統(tǒng)成果，較典型的有Radar系統(tǒng)、HoruS系統(tǒng)、Nibble系統(tǒng)與Weyes系統(tǒng)等室內(nèi)定位系統(tǒng)。幾種系統(tǒng)的主要特點如表1-1所示，其中，Radar、HourS和WeyeS系統(tǒng)通過增加樣本數(shù)量，然后再對樣本取平均值或者中位數(shù)，或者計算出它們的概率分布，以此來減小接收信號的不穩(wěn)定性對數(shù)據(jù)樣本準(zhǔn)確性的影響，從而解決無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的干擾問題。面對復(fù)雜多樣的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，Weyes系統(tǒng)則用差值模型建立信號空間，從而降低無線局域網(wǎng)開放性帶來的影響。這些解決措施所需要的采樣樣本數(shù)量大，數(shù)據(jù)庫的建立時閱長，導(dǎo)致定位系統(tǒng)的可靠性以及易用性等方面受到影響，加上需要特定的定位終端，加大了定位成本，因此目前還未能應(yīng)用于人們的生產(chǎn)生活當(dāng)中，它們均只是一些原型試驗系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外還沒有發(fā)現(xiàn)一個真正成熟的商用WIFI室內(nèi)定位系統(tǒng)，基于WIFI網(wǎng)絡(luò)對移動終端進行準(zhǔn)確定位仍然存在一些需要深入研究并解決的實際技術(shù)難題。比較項型號覆蓋圖模型計算位置算法精確度連續(xù)定位支持開放網(wǎng)絡(luò)支持RadarRSS多元組服務(wù)器NNSS<4M否否HorusRSS直方圖縫補服務(wù)器Centerofmass2-3M是否Nibble概率分布服務(wù)器BayesNetwork%97準(zhǔn)確否否WeyesRSS差分多元組服務(wù)器NNSS-AVG<4M是是表1-1幾種典型WIFI定位系統(tǒng)對比表位置指紋定位按訓(xùn)練/離線階段到定位/在線階段的順序進行，第一階段工作是創(chuàng)建指紋數(shù)據(jù)庫，第二階段執(zhí)行相應(yīng)的算法，去尋找出與定位終端接收信號參數(shù)特征匹配性最高的一個或幾個位置指紋，再用其中的位置坐標(biāo)按照一定的計算方法估算出用戶的實際位置。傳統(tǒng)的位置指紋定位算法主要有：最近鄰法(NN)、K近鄰法(KNN)、K加權(quán)近鄰法、樸素貝葉斯算法。這幾種傳統(tǒng)的位置指紋算法中，它們基本都是簡單的基于信號強度值進行指紋的匹配或映射來得到最終的定位結(jié)果。但是，同一位置不同時刻接收到的信號強度并不穩(wěn)定：首先，室內(nèi)環(huán)境本身布局的復(fù)雜性使得AP發(fā)射信號在到達接收機的過程中會出現(xiàn)多徑現(xiàn)象；另外，空氣的濕度、溫度的變化加上人員的活動等因素也會影響無線網(wǎng)絡(luò)信號的傳播，這些都會導(dǎo)致信號強度RSSI值波動?，F(xiàn)在很多算法并未考慮多房間或多樓層的定位環(huán)境，在這樣的環(huán)境下，數(shù)據(jù)庫中的指紋數(shù)據(jù)量勢必增加，如果我們在定位階段與每個位置指紋進行逐個匹配的話，會延長定位時間?；谶@些不利因素，在算法中我們必須考慮對RSSI值的有效過濾和對數(shù)據(jù)庫中的位置指紋數(shù)據(jù)進行快速篩選的方法來改進定位算法，從而達到提高定位精確度以及定位實時性的目的。二、基于WIFI的室內(nèi)指紋定位技術(shù)(1)WIFI無線通信技術(shù).WIFI基本概念及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WIFI全稱WirelessFidelity，意思是無線保真技術(shù)。WIFI也可叫作無線寬帶，它是一種可以支持用戶在數(shù)百米范圍接入互聯(lián)網(wǎng)的無線傳輸技術(shù)。它最初只是特指IEEE802.11b這一標(biāo)準(zhǔn)，但隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的進一步發(fā)展，IEEE802.11a及IEEE802.119等標(biāo)準(zhǔn)相繼出現(xiàn)，現(xiàn)在WIFI已經(jīng)成為IEEE802.11這個標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱，同時人們已習(xí)慣性把無線局域網(wǎng)WLAN稱為WIFI°WIFI的使用門檻相對較低，只要在機場、圖書館、酒店、快餐店等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(AP,AcCessPoillt)”，然后通過高速線路將因特網(wǎng)接入這些場所，支持無線局域網(wǎng)連接的智能手機或筆記木電腦到了該區(qū)域內(nèi)，就可以檢測到由熱點(AP)發(fā)射的WIFI信號從而接入因特網(wǎng)。WIFI網(wǎng)絡(luò)因無需耗費大量人力和物力來進行繁瑣的網(wǎng)絡(luò)布線而受到廣大網(wǎng)民的親睞。WIFI的第一個標(biāo)準(zhǔn)IEEE802,11是在1997年6月被推出的，其中定義了物理層和介質(zhì)訪問控制層，物理層以2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率工作在免費的2.4GHZ的ISM頻段上，凡是遵守這個標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在無線局域網(wǎng)上都可以順暢運行。為了支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和質(zhì)量，隨后IEEE又相繼制定了802.11b、802.11a、802.119、802.11、802.1lac/802.11ad等一系列標(biāo)準(zhǔn)。.WIF1網(wǎng)絡(luò)的組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一個完整的WIFI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由站、無線介質(zhì)、無線接入點、分布式系統(tǒng)組成，如下圖2.1所示：無線接入點圖27 甲［產(chǎn)I網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)圖站(Station,STA)：WIFI網(wǎng)絡(luò)中最基本的組成單元，它由終端設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)軟件組成。如帶無線網(wǎng)卡的筆記本電腦、支持無線網(wǎng)功能的智能手機等均屬于站。無線介質(zhì)(WirelesSMedium,WM)：在這里指的是空氣?？諝馐菬o線電波和紅外線傳播的良好介質(zhì)，因此成為站與接入點之間、站與站之問的無線通信介質(zhì)。無線接入點(hccesSPoint，AP)：它是WIFI網(wǎng)絡(luò)的核心組件，其作用等同于蜂窩網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的基站。無線接入點可以看作是一個特殊的站，位置通常固定在基本服務(wù)區(qū)的中心。其基本功能有：完成同一個基本服務(wù)區(qū)(BaseServiceArea，BSA)中的不同站間的相互通信以及其它非AP站對分布式系統(tǒng)的訪問：在一個WIFI小區(qū)內(nèi)負(fù)責(zé)控制和管理其它非AP站；作為橋接點實現(xiàn)WIFI網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)之間的連接。分布式系統(tǒng)(DistributionSystem，DS)：它作為WIFI網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信系統(tǒng)而存在。分布式系統(tǒng)能夠解決單個WIFI基本服務(wù)區(qū)BSA覆蓋范圍有限的問題，實現(xiàn)多個基本服務(wù)區(qū)的連接，從而形成一個擴展業(yè)務(wù)區(qū)(ExtendedServiceArea，ESA)，如下圖2—2所示。 /L二、圖Z-2擴展服務(wù)區(qū)拓?fù)鋱DWIFI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可歸結(jié)為兩個基本類：無中心拓?fù)浜陀兄行耐負(fù)渑f“。自組網(wǎng)拓?fù)?Ad—Hoc)是一種無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它至少需要兩個站，這是一種自發(fā)式單區(qū)網(wǎng)，各站之間的關(guān)系是對等、分布式的或無中心的，如下圖2?3所示。當(dāng)WIFI網(wǎng)絡(luò)采用這種無中心拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，公用信道被各站點競爭使用，站點數(shù)太多時信道競爭就會使網(wǎng)絡(luò)性能受到限制，導(dǎo)致這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)只適合于小規(guī)模的WIFI網(wǎng)絡(luò)。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)拓?fù)?Infrastructure)是一種有中心的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它至少要一個AP,如下圖2—4所示。AP是BSA的控制中心，在該控制中心的管理下網(wǎng)絡(luò)中的各個站之間進行相互通信。在一個基本服務(wù)區(qū)BSA中，一個站要與其他站進行通信，必須經(jīng)過從源站點到AP和AP到目的站點的兩跳轉(zhuǎn)接過程?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)比自組網(wǎng)拓?fù)渚哂懈蟮耐ㄐ啪嚯x和更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐性能，是現(xiàn)實生活中使用較普遍的一種WIFI網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。室內(nèi)無線定位技術(shù)圖不3臼組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 圖2-4基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)柘撲圖三、室內(nèi)無線定位技術(shù)(1)室內(nèi)無線定位技術(shù)的分類室內(nèi)定位技術(shù)有多種分類方法，其中按照信號測量技術(shù)不同的分類較為主流：它可以分為基于到達時間(TimeofArrival,TOA)測量的定位、基于到達時間差(TimeDifferenceofArrival,TDOA)測量

的定位、基于到達角度伊口n@1ofAngle,AOA)測量的定位以及基于接收信號強度(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)測量的定位。TOA/TDOA定位OA和TDOA兩種定位方法可以統(tǒng)稱為三角測量法。電磁波在空氣中的傳播速度是已知的，信號發(fā)送端與接收終端之間的距離可以由信號傳輸時間和速度相乘得到。接收方利用信號的到達時間計算信號在介質(zhì)中的傳送時間，從而計算傳播距離。這樣，接收端的位置就限制在以發(fā)送端為圓心的圓周上，因此也可以叫圓周定位，如下圖2-5所示。TOA要求接入點和定位終端有非常精確的時鐘同步，為了避免這種外在同步，TDOA出現(xiàn)了。TDOA是利用信號到達兩個接入點的時間差來估計用戶位置的，因為其中利用了雙曲線的原理，因此也稱雙曲線定位，其原理如下圖2.6所示，不過這種方法也需要在定位終端配備相應(yīng)的時間測量硬件，增加了定位成本。目前這兩種定位方法均主要用于蜂窩網(wǎng)定位，在無線局域網(wǎng)定位技術(shù)中應(yīng)用很少。圖2-5T0A定位示意國圖圖2-5T0A定位示意國圖2-6TDOA定位示意圖AOA定位圖2-1AOA定曲:示意圖基于AOA測量的定位方法的原理如下圖2—7所示。在二維坐標(biāo)系下，根據(jù)兩個接入點的位置以及信號從AP圖2-1AOA定曲:示意圖RSSI定位基于RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication)測量的定位可分為信號傳輸損耗法和位置指紋定位法。傳輸損耗法的原理是利用信號在特定的室內(nèi)環(huán)境中的傳播模型把接收信號強度RSSI轉(zhuǎn)換成發(fā)送端與接收端之間的距離，該方法無需添加額外的硬件設(shè)備，成本較低。我們利用定位終端實時接收到的信號強度RSSI和信號傳播模型公式，就可以計算出當(dāng)前位置距離AP的距離，最后利用三個不共線AP采用三邊法估計出當(dāng)前位置。在特定室內(nèi)環(huán)境中精確定義的信號傳播模型是信號傳輸損耗法的瓶頸所在，只能確定的是無線信號的路徑損耗在視距傳播時與傳播距離成對數(shù)關(guān)系。但是，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，信號并不是視距傳播，各種障礙物或走動的人員都會讓信號產(chǎn)生衰減，不同的障礙物具有不同的衰減因子，我們很難找到?個確切的傳播模型來精確描述信號在特定的室內(nèi)環(huán)境中的傳播特性，這就是利用信號傳輸損耗法定位存在的不利因素。(2)室內(nèi)無線定位技術(shù)的選擇.傳感網(wǎng)絡(luò)的選擇在室內(nèi)定位中，傳感網(wǎng)絡(luò)的選擇范圍比較廣泛，包括紅外線系統(tǒng)、超聲波系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)、藍牙系統(tǒng)、Zigbee系統(tǒng)以及WIFI網(wǎng)絡(luò)等。但是，紅外線傳播要求無遮擋的直線視距，因此它的傳播距離較短，無法實現(xiàn)大規(guī)模的應(yīng)用，同時紅外線的傳播受日照影響也較大；超聲波因其相互之間干擾較大，每個時刻只允許單個移動標(biāo)簽單獨發(fā)射超聲波，這就增大了移動節(jié)點的定位延時，無法滿足無線定位的實時性要求，并且超聲波在人的日常活動中也極易產(chǎn)牛從而影響定位結(jié)果；RFID技術(shù)成熟，市場基礎(chǔ)好，但作用距離不夠長，一般最長也就達到幾十米，只適合于室內(nèi)的小區(qū)域定位；藍牙設(shè)備昂貴，傳輸距離較短，易受噪聲信號、復(fù)雜的空問環(huán)境干擾導(dǎo)致信號穩(wěn)定性差，因此該技術(shù)存在適用范圍小的問題；Zigbee技術(shù)剛剛興起不久，其成熟度較低，而且因系統(tǒng)成本高和受用戶使用習(xí)慣等因素的影響尚未廣泛投入商業(yè)應(yīng)用。室內(nèi)定位因為WIFI網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)發(fā)展出一種新的定位方法。較其他傳感網(wǎng)絡(luò)而言，基于WIFI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的定位系統(tǒng)具有以下一些優(yōu)點：10。1WIFI網(wǎng)絡(luò)數(shù)字傳輸速度快、部署方便且成本較低，切合了現(xiàn)代人對寬帶多媒體業(yè)務(wù)的需求，在許多公共場合和家庭都得到了廣泛的部署應(yīng)用。因此，我們可以利用現(xiàn)成的WIFI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建室內(nèi)定位追蹤系統(tǒng)，不需要安裝添加其他硬件設(shè)備，避免了專用網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的搭建，節(jié)約了定位成本。②WIFI網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)功能其實就是數(shù)據(jù)傳輸，基于此實現(xiàn)用戶與互聯(lián)網(wǎng)之間信息的雙向交互。在利用WIFI網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位時，定位用戶不儀可以獲知位置信息，還能夠獲得一系列基于位置的服務(wù)，這樣大大提升了定位服務(wù)的用戶體驗，同時也充分發(fā)揮了WIFI網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用潛能，無形中展示了定位與WIFI相結(jié)合的優(yōu)勢。③現(xiàn)在許多移動設(shè)備，如筆記本電腦、平板電腦、智能手機都內(nèi)置了的WIFI的連接支持，這些移動終端可以便利地應(yīng)用基于WIFI的定位系統(tǒng)，對定位系統(tǒng)的普及帶來了便利。綜上分析，無線定位技術(shù)中對傳感網(wǎng)絡(luò)的選擇方面，WIFI網(wǎng)絡(luò)無疑是一種最優(yōu)的選擇。因此本課題選擇了基于WIFI的室內(nèi)定位作為研究對象。.位置估算方式的選擇在上一小節(jié)中，本文已經(jīng)介紹了幾種典型的無線定位的位置估算方式。包括TOA/TDOA定位、人0人定位、RSSI定位。在基于Android的WIFI定位中，顯然前三種方法因其硬件需求都無法直接運用其中，只能選擇基于RSSI的位置估算方法。基于RSSI的位置估算方法包括信號傳輸損耗法和位置指紋法，前面已經(jīng)對兩種方法做了對比分析，11

信號傳輸損耗法進行定位的條件是建立精確的信號傳播模型，指紋定位算法則是建立信號強度與位置關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，后者在室內(nèi)環(huán)境下更容易實現(xiàn)，定位精度也更高，因此，本課題選用指紋法作為定位算法，并在后面的章節(jié)中作迸一步的分析與改進、位置指紋定位技術(shù)(1)典型的在線匹配算法指紋定位技術(shù)包含兩個比較關(guān)鍵的步驟，一個是在離線階段建立一個準(zhǔn)確的指紋數(shù)據(jù)庫，另一個就是在在線定位階段執(zhí)行一個高精度的匹配算法。在線定位階段的匹配算法可以分為確概率型算法和確定型算法兩類。概率型算法是使用條件概率為位置指紋建立模型，然后采用貝葉斯推理機制來估算定位終端的位置，如貝葉斯概率算法。與基于概率的概率型算法不同，確定型算法是用來自各個AP的信號強度均值表示位置指紋的，并采用確定性的推理算法來估算出定位終端的位置，如最近鄰法、K最近鄰算法、加權(quán)K近鄰算法、支持向量機算法等。確定型算法中的最近鄰算法、K最近鄰算法、加權(quán)K近鄰算法可以統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)相關(guān)算法DCM,下面對這幾種算法進行剖析：①最近鄰法(NN)(2-9)最近鄰法是最基本的指紋定位算法，該方法首先按下式2-9計算測量所得的接收信號強度矢量與數(shù)據(jù)庫中各矢量之間的距離L，然后選取最小距離對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫矢量，以其所代表的位置坐標(biāo)作為結(jié)果輸出。荷不(2-9)12式中，必'，和*'分別是定位點和指紋點的信號強度矢量，n為AP個數(shù)。②K近鄰法(KNN)與NN算法不同的是，它是找到與定位測量所得矢量最近鄰的K(K>2)個數(shù)據(jù)庫矢量，再以這些矢量代表的位置坐標(biāo)的平均值作為待定位終端的位置輸出：(叮%加 Q/0)式中：(Xi，Yi)是第i個被選取的指紋信息所對應(yīng)的坐標(biāo)，(x，y)為定位結(jié)果坐標(biāo)③K加權(quán)近鄰法(WKNN)與K近鄰法的不同之處在于選取了K(K>2)個數(shù)據(jù)庫矢量后，給每個數(shù)據(jù)庫矢量對應(yīng)的坐標(biāo)乘上了一個加權(quán)系數(shù)。加權(quán)的方法有很多，本文研究的指紋定位采用下式進行位置估計。Lqi是定位點和指紋點之間的信號強度歐式距離。假設(shè)在該樓層某一定位點處檢測到三個AP數(shù)據(jù)，三個AP的標(biāo)識名為APl、AP2、AP3，信號強度為RSSll=-65dBm、RSSl2=-72dBm、RSSl3=-48dBm?，F(xiàn)在按照前面所述方式對每個房間區(qū)域進行投票。假如203房間對應(yīng)APl、AP2、AP3的信號強度范圍分別為［-85,-66］、13［-70,-50］、［-72,-45］,由此可判斷定位點只有AP3的信號強度值在203區(qū)域，所以203區(qū)域獲得l票。同時，假如205區(qū)域中對應(yīng)APl、AP2、AP3分別為［-80，-55］、［-78，-49］、［-87，-42］，那么定位點的三個AP的信號強度值均在這個區(qū)域內(nèi)，因此205區(qū)域最后投票數(shù)為3。其他區(qū)域投票過程和203、205區(qū)