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基于Android的WiFi接收信号强度室内定位系统设计与实现文献综述

 2020-05-01 08:05  

1.目的及意义

随着传感器技术的飞速发展,智能手机的高速普及,wifi已经是个家喻户晓的名词,Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的;但也可是开放的,这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就称为无线保真。甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。而我这次研究和探讨的课题是基于Android的wifi接受信号强度室内定位系统的设计。

位置信息在人们的日常生活中扮演着重要的作用。在郊外、展览馆、公园等陌生环境中,使用定位导航信息可为观众游览提供更便捷的服务;

在仓储物流过程中,对物品进行实时定位跟踪将大大提高工作效率;

在监狱环境中,及时准确地掌握相关人员的位置信息,有助于提高安全管理水平,简化监狱管理工作。

目前全球定位系统(#8194;GPS , GlobalPositioning System)是获取室外环境位置信息的最常用方式。近年来,随着无线移动通信技术的快速发展,GPS 和蜂窝网络相结合的A-GPS(Assisted Global Positioning System)定位方式在紧急救援和各种基于位置服务(LBS,Location-Based Services)中逐渐得到了应用。但由于卫星信号容易受到各种障碍物遮挡,GPS/APGS 等卫星定位技术并不适用于室内或高楼林立的场合,目前无线室内定位技术迅速发展,已成为GPS 的有力补充。

一般来讲,使用无线信号强度获取目标位置信息的过程,就是建立无线信号强度和位置信息稳定映射关系的过程。现有室内无线定位系统主要采用红外、超声波、蓝牙、WiFi(Wireless Fidelity)、RFID(Radio FrequencyIdentification)等短距离无线技术。其中基于WiFi 网络的无线定位技术由于部署广泛且低成本较低,因此备受关注。

其中由微软开发的RADAR 系统是最早的基于WiFi 网络的定位系统。它采用射频指纹匹配方法,从指纹库中查找最接近的K 个邻居,取它们坐标的平均作为坐标估计。室内定位系统则基于RSSI 信号的统计特性,采用贝叶斯公式,通过计算目标位置的后验概率分布,来进行定位。

目前,在室外环境下,GPS和北斗系统等卫星导航系统具有全球化,全天候,同步性等优势,已成为室外定位中不可取代的部分,用户可以轻而易举获悉位置信息,为外出旅行,走亲访友,事故发生地确认等提供便利。但是,人们一天有超过一半的时间待在室内,定位需求越来越集中于室内。全球卫星导航系统标称的地面接收信号强度一般都在-130dBm左右,在楼宇密集区域和室内等复杂的环境中,卫星信号发射严重衰减,严重区域可能低至-150dBm由于信号在无线信道过程中受到严重干扰,到达目的接收机的信号功率很小,一般接收机很难收到,所以,利用微弱的卫星信号在这些区域内无法实现定位功能。而要想实现精确定位,就必须提高接收设备灵敏度,但实际中由于技术原因并不能无线将其提高。该项要求制约卫星导航系统的应用领域。在密度集中的楼宇间和室内环境下,全球定位系统不能提供良好的定位导航服务,这就使人们不得不另辟蹊径,研究在室内环境下,如何确定室内位置。

由于受到错综复杂的室内环境,定位成本要求等物理条件限制,定位精度,定位功耗,定位时间等技术要求等因素的影响,室内定位技术存在诸多难题急需解决,迄今,已经有很多专家就定位技术,定位算法及优化,多种技术融合定位等角度提出解决方案。就现在研究领域,无线室内定位技术主要有wifi技术,红外技术,蓝牙技术,超声波技术,超宽带技术,射频识别技术。其中无线局域网以其架设成本低,传输速率快,部署实现容易,利用手机和ipad就可以轻松获取无线信号等优点,被广泛应用。

本课题主要研究在分析信号传播模型和室内位置匹配算法的基础上,提出了基于Android平台的室内定位系统设计方案,并通过试验验证了其有效性.

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