基于WiFi的RSSI指紋定位算法研究.pdf

1、隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，WiFi網(wǎng)絡(luò)迅速普及，遍布于辦公室、學(xué)校、大型商場(chǎng)等各個(gè)場(chǎng)所，深入人們的工作、學(xué)習(xí)和休閑娛樂生活中，為人們提供便捷優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。同時(shí)，基于位置的服務(wù)受到廣大用戶的關(guān)注和青睞，而基于WiFi的定位技術(shù)，以其部署成本低、容易實(shí)現(xiàn)、定位精度高和易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)，引起人們的高度關(guān)注，迅速成為室內(nèi)定位技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
　　本文通過對(duì)基于WiFi室內(nèi)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀的分析總結(jié)，針對(duì)傳統(tǒng)確定性指紋匹配KNN算法需要匹配

2、大量指紋數(shù)據(jù)且定位精度不足的問題，設(shè)計(jì)了針對(duì)KNN算法的過濾指紋定位算法，改進(jìn)了定位過程，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了過濾指紋定位算法的驗(yàn)證系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了改進(jìn)算法的可行性、有效性和算法性能。本文主要研究工作如下：
　　確定性指紋匹配KNN算法，通過匹配在定位點(diǎn)上測(cè)量得到的各個(gè)AP的信號(hào)強(qiáng)度與指紋參考點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度的歐式距離，選擇距離最小的K個(gè)點(diǎn)的質(zhì)心作為定位的估計(jì)位置。該算法需要計(jì)算指紋庫中每個(gè)指紋點(diǎn)與定位點(diǎn)多個(gè)AP信號(hào)強(qiáng)度的聯(lián)合歐式距離

3、，計(jì)算量大，在針對(duì)匹配數(shù)據(jù)過大問題的已有研究中，通常引入其他設(shè)備（如Zigebee），利用其信號(hào)特征（如Zigbee ID），將指紋庫劃分成小塊，以減少需要匹配的指紋個(gè)數(shù)。本文基于過濾、將定位匹配過程分步進(jìn)行的思想，在不引入其他設(shè)備的情況下，設(shè)計(jì)了基于WiFi信號(hào)強(qiáng)度自身的過濾方法，在計(jì)算聯(lián)合歐式距離之前，設(shè)置單個(gè)AP的信號(hào)強(qiáng)度有效區(qū)間，將指紋庫中的參考點(diǎn)先過濾，在過濾后的指紋點(diǎn)中再使用KNN算法進(jìn)行匹配定位，能減少需要匹配的指紋數(shù)量，

4、降低定位延遲。同時(shí)，KNN算法使用的是多個(gè)AP信號(hào)強(qiáng)度的聯(lián)合歐式距離，并不能區(qū)分單個(gè)AP中定位點(diǎn)與指紋點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度的差距，而改進(jìn)的過濾算法則從單個(gè)AP的角度，對(duì)每個(gè)AP的信號(hào)強(qiáng)度差距做了粗略區(qū)分，增加了K個(gè)指紋參考點(diǎn)選取時(shí)的準(zhǔn)確性，能提高定位精度。
　　過濾指紋定位方法的關(guān)鍵是過濾區(qū)間的選擇，本文通過RSSI信號(hào)強(qiáng)度在不同RSSI均值下波動(dòng)情況的研究，設(shè)計(jì)了基于 RSSI信號(hào)強(qiáng)度值的過濾區(qū)間簡(jiǎn)易自適應(yīng)方法。針對(duì)指紋過濾后，剩余指紋個(gè)

5、數(shù)不一定滿足KNN算法中K值要求的情況，通過對(duì)K值變化對(duì)定位精度影響程度的研究，給出了相應(yīng)的解決方案，即K取值3、4、5、6對(duì)定位的影響較小，缺省值K取5，若個(gè)數(shù)不足5個(gè)則K減小但不小于3。
　　設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了過濾指紋定位算法，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了算法性能。在實(shí)際室內(nèi) WiFi環(huán)境中，部署定位 AP，采集指紋數(shù)據(jù)庫，隨機(jī)選取測(cè)試點(diǎn)，通過驗(yàn)證系統(tǒng)，得到定位結(jié)果。通過對(duì)測(cè)試點(diǎn)的定位誤差結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，分析了過濾指紋定位算法的定位性能