WLAN位置指纹室内定位关键技术研究--《华东师范大学》2014年博士论文
WLAN位置指纹室内定位关键技术研究
【摘要】：移动智能终端的广泛应用和无线网络的快速普及和大量应用,使得基于位置服务(Location Based Services, LBS)的应用需求呈现出快速、大幅增长趋势,LBS迅速发展和普及到了社会生活和生产的各个领域,并逐渐显示出了良好的技术发展前景和巨大的应用市场空间。借助位置信息需求,定位技术与基于位置的服务的发展紧密地联系在一起了。其中,可靠而高效的室内定位技术是实现LBS的前提和关键所在。
在已有的室内定位技术中大多需要额外的专用硬件设施,定位成本高,定位精度和覆盖范围受硬件条件的限制,不利于LBS在室内环境的应用和推广。基于无线局域网(Wireless Local Area Network, WLAN)和接收信号强度(Received Signal Strength, RSS)的室内定位技术,充分利用现有的WLAN公共基础设施,无需任何其它专用设备,只需特定的定位软件,即可通过移动智能终端实现定位。WLAN的室内定位技术因其较低的定位成本、且能满足大多数室内应用对定位精度的需求,已经成为室内定位技术的首选。但是,随着室内无线接入点的广泛部署和智能终端设备的不断增减,室内无线电传播环境越来越复杂,RSS表现出高度的多变性和复杂性,这严重影响了基于RSS的WLAN指纹定位系统的定位精度,给基于WLAN的位置指纹室内定位技术带来了全新的研究内容,也给研究工作者提出了更为艰难的挑战。
本文对WLAN的基于RSS的位置指纹定位技术开展了较为深入地调查和研究。着眼实用,以LBS为研究应用背景,围绕提高RSS信号的可信度这一关键问题,以提高室内定位的可靠性和有效性为研究目标,以基础理论研究为主,采用软件与硬件结合、仿真和实验并重的研究方法,对WLAN指纹定位的定位区域聚类、AP选择、RSS信号定位特征提取等主要技术环节进行了研究。主要贡献归纳为以下几点：
·调查研究了室内RSS信号的分布特点。为了更好地描述RSS信号分布,本文选取了四种典型的室内环境(普通住宅、办公楼、教学楼和商场)进行信号收集,分析了人员、接收器方向以及样本数量对RSS信号的影响。提出了一种基于改进的双峰高斯模型(Improved Double-peak Gaussian Distribution, IDGD)定位算法。实验证明,与传统的基于直方图和高斯模型的定位技术相比,在保证相同定位精度前提下,基于IDGD的定位算法可减少大约70%的样本数量。因此IDGD算法可以大幅度地减少样本数量,减少数据采集工作量,节约定位成本,提高系统的定位精度。
·研究了大定位目标区域的聚类问题。在较大范围的室内定位环境,RSS的统计特性变化更大,对于基于学习型定位算法来说,对整个定位区域进行学习,将增加算法复杂度,建立的定位模型不是最优的,从而不利于提高系统的定位精度。若采用聚类算法,将大的定位目标区域划分为若干个较小的定位子区域,然后在每个定位子区域建立区域定位模型,将降低计算复杂度,提高定位精度。本文针对已有的聚类分块问题没有考虑信号的相关性,从而导致分类精度不够高的问题,提出了一种将RSS信号白化后再进行k-means聚类的算法。实验表明,与k-means聚类算法相比,本文提出的聚类算法可平均提高3.7%的聚类准确度,更有利于降低系统计算复杂度,节约终端能耗,提高定位精度。
·研究了接入点(Access Point, AP)选择问题。来自不同AP的RSS信号所包含的信息量是不同的,在当前各个公共热点高密度部署AP情况下,这种差异尤为明显。因此并不是所有的AP提供的RSS信号都有利于定位,很多RSS可能受到各种各样的噪声影响,含有大量的冗余信息,不仅不会提高系统的定位精度,反而起到相反的作用。因此需要对RSS信号也就是AP的定位能力进行判别,筛选出最优的AP集合用于定位。针对已有的AP选择算法没有考虑AP的查全率和查准率问题,本文基于信息熵理论,提出了基于信息增益权重的AP选择算法。实验表明,利用该算法优化的AP定位子集合,更有利于去掉冗余的AP,提高定位算法的解算效率和定位精度。
·研究了提取RSS信号的有效定位特征问题。采用特征提取算法提取RSS信号的定位特征,有利于去掉RSS信号包含的冗余信息,提高RSS信号的可信度。本文针对已有算法只考虑有效提取RSS的线性特征问题,提出了基于核函数的直接判别特征提取(KD-LDA)算法,该算法可充分利用RSS信号的非线性特征。实验表明,联合本文提出的聚类和AP选择算法,采用学习机器支持向量回归定位模型,可实现在1米内的定位精度置信概率达37.1%,最大误差为4.12米。与传统的定位算法相比,可显著提高系统小误差定位(1米内)的概率,缩小系统的定位误差范围,优化系统定位性能。
【关键词】：
【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2014【分类号】：TN925.93【目录】：
摘要6-8ABSTRACT8-13图目录13-15表目录15-16第一章 绪论16-36 1.1 引言16 1.2 课题研究背景、目的和意义16-22
1.2.1 研究背景16-21
1.2.2 研究目的和意义21-22 1.3 课题国内外发展及研究现状22-33
1.3.1 LBS的发展与研究现状22-26
1.3.2 基于WLAN的室内定位技术26-30
1.3.3 位置指纹室内定位技术30-33 1.4 本文研究的主要内容33-36第二章 位置指纹和WLAN定位理论36-56 2.1 WLAN室内定位技术36-42
2.1.1 WLAN基本工作原理36-38
2.1.2 基本定位方法38-42 2.2 位置指纹定位技术42-56
2.2.1 WLAN指纹定位基本工作原理42-44
2.2.2 位置指纹数据库44-48
2.2.2.1 数据库原始数据45-47
2.2.2.2 确定性方法47
2.2.2.3 概率分布法47-48
2.2.3 位置指纹定位算法48-56第三章 基于IDGD模型的定位算法56-76 3.1 实验环境56-57 3.2 RSS的统计分布特性57-68
3.2.1 RSS与位置匹配关系57-58
3.2.2 人对RSS的影响58-61
3.2.3 接收终端朝向对RSS的影响61-63
3.2.4 样本数量对RSS的影响63-68 3.3 基于IDGD模型的室内定位算法68-72
3.3.1 RSS分布特征68-69
3.3.2 双峰高斯模型69-71
3.3.3 基于IDGD的室内定位算法71-72 3.4 实验结果与分析72-74 3.5 本章小结74-76第四章 RSS信号预处理76-99 4.1 问题引出76-77 4.2 成分分析与核函数77-83
4.2.1 Mercer定理78-79
4.2.2 基于核的Fisher判别分析79-80
4.2.3 核直接判别分析法(KD-LDA)80-83 4.3 基于信息增益权重的AP选择算法83-87
4.3.1 信息增益权重准则84-86
4.3.2 信息增益计算86-87 4.4 联合核直判别和AP选择的定位算法87-88 4.5 实验结果与分析88-97
4.5.1 AP选择算法分析88-94
4.5.2 特征选择算法分析94-97 4.6 本章小结97-99第五章 基于SVR学习的室内定位算法99-122 5.1 问题引出99 5.2 聚类分块算法研究现状99-100 5.3 白化的RSS信号k-means聚类算法100-105
5.3.1 数据预处理103-104
5.3.2 参数设定104-105 5.4 基于白化RSS信号的k-means聚类与SVR学习定位算法105-108 5.5 实验结果与分析108-120
5.5.1 聚类算法分析108-112
5.5.2 SVR定位参数分析112-117
5.5.3 算法复杂度分析117-118
5.5.4 机器学习算法定位性能118-120 5.6 本章小结120-122第六章 总结122-125参考文献125-136致谢136-138个人简历138-139攻读博士学位期间的科研成果139-140
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联想手机gps无法定位怎么办?
提问者：杜宏逸|
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回答数：21593|被采纳数：5
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所有回答：&21593
联想A766的GPS功能使用操作：进入系统设置--位置服务中勾选“GPS卫星定位”、“允许访问我的位置信息”以开启GPS定位功能，再到导航地图界面尝试进行定位操作。如按上述操作无法完成实现，请您参考以下建议：
1、在下载及搜星过程中，需要在户外空旷的环境，建议你把手机放于固定的位置，如车架/窗台等，提高搜星定位速度；
2、天气会影响gps定位，检查此时的天气环境是不是为下雨或是云层较厚；
3、首次启动GPS导航功能时，需要花费一定的时间去下载星历及搜索卫星，从而实现定位功能。这属于GPS导航功能的正常现象，请您耐心等待；
4、在系统设置--位置服务中勾选“WLAN和移动网络位置信息”开启A-GPS功能,通过基站定位服务器作为辅助服务器协助GPS接收器完成测距和定位服务；
5、建议您下载其他导航软件进行使用，不排除兼容性问题导致。推荐使用高德导航、百度地图等；
上述操作后仍无明显改善，请您备份机身资料进行恢复出厂设置处理。若恢复后问题依旧无法得到有效解决，影响到您的正常使用，建议您抽空前往到维修站具体检测处理。
回答数：3471|被采纳数：0
所有回答：&3471
您好，这是专业的技术，要通过专业的技术人员才能做到：
最基本的手机定位是通过网络获得手机的小区全球识别码来进行定位。
这种定位的精度一般为百米级。
复杂一点的定位技术是通过GPS卫星和基站联合定位，精度可以达到十米的数量级。
&& && && && && && && && && && && && && &&首先取得///斯迩达科技的GPS卫星定位系统软件，然后把卡芯装进手机后
1：在功能表菜单中查找《卫星-定///位-卡》功能程序。【O-I-O】
2：打开程序后选择你所需要的功能。 && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&【5-6-0】
3：系统提示输入号码，按照提示操作。
4：按确认键运行程序， && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&【1-0-3】
5：首次使用程序大概要运行3分钟左右。 && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && && &&【3-2】
6：显示位置（显示方式有两种，地图或文本，先要选好）
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希望能够帮到您。
回答数：41687|被采纳数：34
所有回答：&41687
首先，确认GPS是处于露天开阔地带，处于桥下，室内都是无法接受GPS信号的。
其次，确认手机已经打开了GPS定位服务。打开方式：设置-定位服务-允许访问我的位置信息，然后选择一个定位模式。
最后，确认手机导航软件已获取定位权限。确认方式：设置-权限管理-读取位置信息-导航软件名称，选择为“允许”或者“提示”。
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