基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位方法研究

中国新通信 / 2018年12月28日 13:17

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胡绪健

【摘要】 通过WiFi进行室内定位早已不新鲜,然而其运行方法还存在一些问题,无法解决环境动态变化对RSSI值的影响,对此,相关工作者研究出了一种基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位方法,本文中通过相关资料和实验介绍了其研究历程、方法算法和作用,并且提出了一些改进意见,希望对稳定、准确的进行室内定位提供一些理论研究。

【关键词】 动态环境 WiFi指纹 室内定位 方法

引言:

随着高科技的日益发展,室内定位出现在大众眼中,有了越来越大的市场需求,目前已有添加了红外、蓝牙、RFID等短距离无线技术的室内定位系统出现在市场上,解决了一些定位要求的同时也暴露了一些问题,这种情况下,新的WiFi室内定位方法凭借其优良的抗干扰性、稳定性成为智能技术中重要的一环,本文对这种基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位技术进行了研究,相关总结如下。

一、室内定位技术的介绍

笔者在进行研究时参考了大量文献,发现几种常见的室内定位技术有:超宽带室内定位技术,蓝牙、红外技术,A-GPS技术,射频识别技术等,[1]其详细的特点有:超宽带室内定位技术具有很高的精度,近乎到cm级,但特别的移动设备使其成本较高;蓝牙以及红外技术都能达到十米的精度,但蓝牙设备造价高,红外极易被阻碍物隔断,不利于复杂的室内环境;射频识别范围有限也无法通信;GPS技术定位精度有限;这些技术渐渐不能满足室内定位的要求,在这样的情况下,WiFi定位技术渐渐受到关注。

WiFi定位技术具有较高的定位精度,成本也在可控范围,可以说是一项性价比很高的新的定位方法,常见的基于WiFi的室内定位技术有TOA、TDOA以及RSSI等技术,TOA是基于信号到达时间的一种定位技术,TDOA是在其基础上的升级技术,RSSI是基于接收信号强度的一种定位技术,基于WiFi信号的室内定位方法包括三角定位法和位置指纹法,前者是通过三处以上参考点位置信息估计目标点,后者是通过目标结点位置指纹特征与相关数据库匹配判断位置,两种方法都能准确、可靠、低耗、低成本的进行室内定位工作,是目前研究的重点。

二、基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位技术的原理

本文中要说的室内定位技术就是一种动态WiFi指纹技术,通过相关数据库进行匹配,包括离线阶段和在线定位阶段,前者收集样本建立信息库,后者进行对比,利用算法判断定位,此方法无需信道传播模型和其他硬件设备,因此成本相对较低。

基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位系统的主要设备有:智能手机终端、无线接入点、服务器,细化服务器又囊括了采集处理、数据库、地图导航三大部分,其定位精度取决于位置指纹数据库的精确程度,在建立中要收集参考点AP信号强度,利用手持终端朝向信息,建立参考处位置指纹,获得相关待测处信息后利用KNN算法匹配指纹,得到具体位置信息。[2]

在系统实现中会依次经过初始化、定位和运行维护阶段,在实验过程中,我们对某商场进行了室内定位测试,达到了很好的效果,多次试验后将相关数据和普通的WiFi定位技术和一般的定位技术进行了对比,发现WiFi指纹定位技术定位误差最小,具有更高的准确性和稳定性。

三、总结

总结全文,基于动态环境的WiFi指纹自适应室内定位研究,是在参考以前的指纹定位算法之上,添加了终端朝向角度信息、新的比对算法等,利用用户操作可以自主更新指纹数据库以适应环境改变,在自适应动态环境中也能高效、准确的完成室内定位操作,稳定性和科研前景都非常可观。当然本系统还存在一些弊端,其采样和算法还有提升的空间,笔者建议在采样时可以使用多角度连续采样,特别是朝向角度的采样,可以多次进行,使采样结果更具有普适性;算法中可以加入RSSI滤波和傳感器计步测距,还可以在定位阶段采用KNN-SVM或人工智能,得到更为精确的数据,以达到更好的定位效果。

本文中对这种定位方法进行了基本的介绍,对其研究历程和算法进行总结,但是由于篇幅限制,没有详细介绍其算法原理和步骤,也没有列举相关实验数据和结果,实以为憾。相信在相关科研工作者的努力下,会研究出更好地技术进行室内定位,达到更好的效果。

参 考 文 献

[1] 陈斌涛,刘任任,陈益强.动态环境中的WiFi指纹自适应室内定位方法[J].传感技术学报,2015,112( 12) : 112-114.

[2] 唐洋,白勇,马跃.基于WiFi的指纹匹配算法在室内定位中的应用研究[J].计算机科学,2016,43( 48) : 447-448.

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