《室内定位系统毕业设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《室内定位系统毕业设计论文（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、本 科 毕 业 论 文题 目基于wifi的室内定位系统学生姓名XX学 号X专 业电子信息工程班 级X指导教师XX2012 年 4 月摘 要本文设计及实现了一个基于 WiFi 射频信号强度指纹匹配的移动终端定位系统，并设计实 现了一种基于权重值选择的定位算法。该算法为每个扫描到的 AP 的 RSSI 设定了选择区间，指 纹库中落在此区间的所有位置点设平均权值， 最后选取权重值最大者为待定位点的位置估计， 如 有相同权重值，则比较信号强度距离，取最小者，这种算法在一定程度上克服了 RSSI 信号随机 抖动对定位的影响，提高了定位的稳定性和精度。经实验测试，此系统在 4 米范围内具有良好的 定位效果
2、。可部署在展馆、校园、公园等公共场所，为客户提供定位导航服务。定位算法运行于 服务端，客户端为配备 WiFi 模块的 Android 手机。借助该定位系统，基于 Android 系统的移动终端可方便地查询自身位置，并获取各种基于位置服务。 关键词: 接收信号强度；无线室内定位；射频指纹；Android 操作系统 AbstractThis paper designs and implements an indoor location system based on WiFi for mobile user with Android handset. A locating arithmetic b
3、ased on Weight-Select is introduced to filter the random noise of RSSI. For each location in Radio Map, a weight is set if the RSSI of the AP scanned is in the interval preset. Then max-weighted location or the min-RSSI-distance among them will be selected as the estimated position. According to exp
4、eriments, 4-metre locating precision is available. It can be used for locating and navigating in such scene as exhibition center, campus, park, and so on. Users equipped with Android handset could get its location and some intelligent services. It is also an open and extensible system. Some locating
5、 arithmetic also could be tested on this system. Key words: Received Signal Strength, Wireless Indoor Locating, Radio Map, Android Operating System第一章 绪 论61.1关于位置信息确定的意义及方法61.1.1位置信息确定的意义及方法61.1.2本文主要介绍的定位系统71.2本文的主要研究内容以及各章安排71.2.1主要内容71.2.2本文安排7第二章 目前主要定位方式及各种测量方法82.1 GPS定位系统介绍82.1.1GPS的发展82.1.2 G
6、PS国内外动态102.2 wifi定位技术112.2.1 wifi的利用原理112.2.2定位需要两个先决条件122.3定位运用的各种测量方法122.3.1 通过传播时间测量方法132.3.2信号衰减测量方法132.3.3改进的TOA算法132.4本章总结14第三章无线定位系统和物联定位系统的介绍143.1无线定位系统方案143.1.1系统方案143.1.2特点与指标163.2 LocateSYS物联定位系统173.2.1系统概述173.2.2工作原理183.2.3特点与指标183.2.4产品资料193.2.5应用领域213.3 本章总结21第四章基于 WiFi 的室内定位系统设计与实现214
7、.1系统设计214.2系统的实现234.2.1客户端设计234.2.4. Activity 生命周期244.2.5获取周边 AP 信号强度254.3 程序流程264.4. 服务端软件设计274.4.1. Web 服务器274.4.2. 定位服务器284.5.客户端与服务端通信284.6. 2算法描述314.6. 3算法分析314. 7实验324.7. 1实验过程324.7.2. 实验结果334.8. 总结33致谢34参考文献35第一章 绪 论1.1关于位置信息确定的意义及方法1.1.1位置信息确定的意义及方法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
8、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（ GPS ， Global Positioning System）是获取室外环境位置信息基金资助：国家自然基金(60873244、60973310、60772070)、北 京自然基金(4102059) 联系作者：雷地球，E-mail： 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 S
9、ystem）定 1 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 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 2 、蓝牙、WiFi （Wireless Fidelity） 、RFID（Radio Frequency Identification）等短距离无线技术。其中基
10、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3,4。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 5 均作为坐标估计。而文献介绍的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。1.1.2本文主要介绍的定位系统 本文同样基于WiFi 网络，设计和实现了 一种无线室内定位系统， 但与上述定位方法不同，本文采用了基于权值选择的定位算法，在一定程度上减少了RSS.信号随机变化引起的定位误差，实验结果表明，该系统可获得较好的定位
11、精度（4 米）。 1.2本文的主要研究内容以及各章安排1.2.1主要内容本文研究内容为将具有wifi模块是android手机作为客户端、服务端、定位算法进行定位确定。1.2.2本文安排第一章 绪 论第二章 目前主要定位方式及各种测量方法第三章 无线定位系统和物联定位系统的介绍第四章 基于 WiFi 的室内定位系统设计与实现第二章 目前主要定位方式及各种测量方法2.1 GPS定位系统介绍2.1.1GPS的发展随着 GPS 定位技术的发展，GPS 技术已经超越了初始的设计目标。最主要的突破是人们提出了差分 GPS 定位技术。差分 GPS 定位技术分为局域差分 GPS 定位技术和广域差分 GPS 定
12、位技术。局域差分 GPS 实时定位技术是由基准站、数据通讯链路和用户站组成。基准站和用户站间隔在一定范围内(一般不超过 150km)并同步观测相同的 GPS 卫星。对于同一卫星同一历元的观测值，基准站和用户站包含几乎相同的误差。因此，在基准站计算出每一颗 GPS 卫星的误差改正信息后，通过数据通讯链路传输至用户站，用户站对观测值进行改正，即可提高定位精度。一般用户站定位精度约为 1- 5m。由于基准站和用户站的误差相关性与它们之间的距离有关，因而用户站定位精度的改善在很大程度上受到基准站和用户站之间的距离限制（叶世榕，2002）。广域差分 GPS 技术的基本思想是对 GPS 的卫星轨道误差、卫
13、星钟差及电离层延迟等主要误差源加以区分，并单独对每一个误差源分别加以“模型化”，计算其误差修正值，然后将计算出的每一误差源的数值通过数据通讯链传输给用户，以对用户 GPS 接收机的观测值误差加以改正，达到削弱这些误差源改善用户定位精度的目的。因而在广域差分 GPS 系统中，只要数据链路有足够能力，基准站和用户站间的距离原则上是没有限制的 。在一般情况下，广域差分 GPS 的定位精度在1000- 1500km 的范围内约为 1- 5m。局域差分和广域差分 GPS 定位技术显然还无法满足高精度测量的要求。长期以来，人们在利用载波相位观测值进行定位方面做了大量的卓有成效的研究工作，其中载波相位相对定
14、位技术得到了广泛的应用。类似于码差分定位技术，载波相位相对定位采用两台及以上的接收机进行同步观测。静态相对定位的精度一般可以达到厘米级或毫米级。在动态定位方面，人们又提出了RTK 技术。它是一种实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。载波相位差分可分为两类：一类是修正法，另一类是差分法。所谓修正法，即将基准站的载波相位修正值发送给用户，以改正用户接收到的载波相位，再求解坐标。所谓差分法即是将基准站采集的载波相位发送给用户，进行求差解算坐标（徐绍铨，2003）。对于单基准站动态定位，一般要求基准站和用户站之间的距离为 10- 15km，定位的精度为厘米级。为了不受距离的限制，人们又提出了多基准
15、站RTK，虚拟参考站（VRS）等技术，利用这些技术在 5070 公里内可实现厘米级实时动态定位（叶世榕,2002）。载波相位相对定位虽然可以达到很高的精度，但通常要受到测站间距离的限制。对于有些应用如精密的海洋划界，精密海洋工程等，原有的定位手段无法满足需求，需要寻求新的定位方式或技术（刘焱雄，2005）。精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）这一概念首先由美国喷气推进实验室(JPL)的 Zumberge 等人于 1997 年提出(Zumberge，1997) 在他们开发的数据处理软件 GIPSY 上给予实现。精密单点定位是一种利 ，用卫星精密星历和卫星钟钟差数据，以及双频码和载波相位观测值，采用非差模型进行精密单点定位的方法。非差定位模式和其它差分模式相比具有很多优点：可用观测值多；保留了所有观测信
