基于WiFi的室内三维定位技术及方法研究

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随着社会信息化的快速发展以及室内建筑复杂化的加深,使得人们对精确、高效的室内定位服务需求急剧增加。而WiFi定位技术以其分布广、传输快、成本低的优势迅速成为大众研究的热点。但是,目前关于WiFi室内定位的研究多集中在室内二维定位的层面,而关于WiFi室内三维定位的研究则相对较少,这造成了室内定位服务在高效性和精准度上的缺失。因此,本文研究基于WiFi的室内三维定位技术及方法,通过对RSSI值的预处理方法以及测距模型的研究,减少了WiFi三维定位测距阶段的误差,并在此基础之上,提出一种基于WiFi的三维空间交点质心改进算法,从而实现较高精度的WiFi室内三维定位。基于WiFi的室内三维定位方法在提高室内三维定位精度的同时,为实现精确高效的室内定位服务提供了新思路。本文具体研究了以下几个方面的内容:  (1)分析了WiFi三维定位的原理及其关键技术方法。确定了基于WiFi三维定位的主要研究内容及其之间的关系,阐明了WiFi三维定位研究中需要解决的关键问题及相应的解决办法。深入研究了WiFi定位测距方法、RSSI测距路径损耗模型以及传统的三维定位算法,为WiFi三维定位的研究提供理论和技术支持。  (2)研究了RSSI数据的预处理方法及最优测距模型的确定方法。首先,研究RSSI数据的预处理方法,对采集的RSSI数据进行奇异值处理及高斯滤波处理,从而得到用于测距的RSSI值。其次,在此基础上对测距模型进行评价分析,从而确定室内空间环境中最优的测距模型,最后,提出一种测距模型参数优化方法,在减小测距误差的同时为基于WiFi的室内三维定位算法的实现及较高精度三维定位的实现提供测距支持。  (3)提出了一种基于WiFi的室内三维定位改进算法,该算法在传统的基于RSSI的定位算法基础上结合三维质心算法,利用AP参考节点与测距结果构建位置空间模型制造交点,通过对交点质心的求解,从而实现待测节点位置的最终定位,同时在一定程度上提高了室内三维空间定位的精准度。  (4)构建并实现了基于WiFi的室内三维定位系统。针对基于WiFi的室内三维定位系统需求,进行了系统的框架设计,分析了系统在移动终端、服务器端以及数据库三个方面的核心功能,同时在Android平台上实现系统的数据采集及位置坐标显示等功能。最后,对系统的定位性能进行实际测试,通过分析实验结果来验证基于WiFi室内三维定位方法的可行性及有效性。  基于WiFi的室内三维定位方法,能够弥补因忽略用户的三维位置信息而造成的定位服务精度缺失的不足,可显著提高定位服务的精准程度。研究基于WiFi的室内三维定位方法为更加精准的室内定位服务提供了一种新的思路。
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