《毕业设计（论文）基于wifi的室内定位系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）基于wifi的室内定位系统（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）-基于wifi的室内定位系统 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
2、，此系统在 4 米范围内具有良好的 定位效果。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
3、 locating arithmetic based 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 -weighted location or the min-RSSI-distance among them will be selected as the estimated positio
4、n. According to experiments, 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 sy
5、stem. Some locating 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6息确定的意义及方法6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7容7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8的发展8 GPS国内外动态102.2 wifi定位技术11 wi
6、fi的利用原理11要两个先决条件122.3定位运用的各种测量方法12 通过传播时间测量方法13减测量方法13TOA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14案14指标163.2 LocateSYS物联定位系统17述17理18指标18料19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214.1系统设计214.2系统的实现23设计23. Activity 生命周期24获取周边 AP 信号强度254.3 程序流程264.4. 服务端软件设计27. Web 服务器27. 定位服务器28服务端通信284.6. 2算法描述31
7、4.6. 3算法分析314. 7实验324.7. 1实验过程32. 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 的最常用方式。近年来，随着无
8、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 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 （Wirele
9、ss Fidelity） 、RFID（Radio Frequency Identification）等短距离无线技术。其中基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。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，
10、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精度（4 米）。 基于 WiFi 的室内定位系统设计与实现做这项技术是由一家成立于2003年叫Skyhook Wireless 的公司。在SkyHook主页上可以下载一个叫Loki的软件，是PC上用的，也支持wifi定位，不过好像只能在xp用。还hone用户可以先试试Loki。 wifi的利用原理1），wifi热点（也就是AP，或者无线路由器）越来越多，在城市中更趋向于空间任何一点都能接收到至少一个AP的信号。（在美国，每个点收到3、5个AP信号的情况相当多见。中国也会越来越多的） 2），热点只要通电，不
11、管它怎么加密的，都一定会向周围发射信号。信号中包含此热点的唯一全球ID。即使距离此热点比较远，无法建立连接，但还是可以侦听到它的存在。 3），热点一般都是很少变位置的，比较固定。 这样，定位端只要侦听一下附近都有哪些热点，检测一下每个热点的信号强弱，然后把这些信息发送给网络上的Skyhook的服务器。服务器根据这些信息，查询每个热点在数据库里记录的坐标，然后进行运算，就能知道客户端的具体位置了，最后坐标告诉客户端。容易理解的是，收到的AP信号越多，定位就会越准定位需要两个先决条件1），客户端能上网 2），侦听到的热点的坐标在Skyhook的数据库里有 第一条不消说了，不管是wifi还是edge
12、，只要能连上Skyhook的服务器就行。第二条是Skyhook的金矿所在。对于Skyhook如何知道每个AP的坐标信息有两种说法：1. 有一种说法是靠网友自己搜集，然后发给Skyhook，Skyhook会付钱。 2. 不过官方网站上的说法是开着车满大街转悠，边走边采集AP信号，并用GPS定位，从而就有了坐标信息。而且他们会定期重新开车采集数据，以适应热点的变化。相对之下，第2条更靠谱，而且成本并不高。比方说采集北京，设备上一个带GPS和wifi的PDA足以，然后装到出租车上，每月给司机200、300的，让他就正常拉客人。只要有3、5个司机合作，数据就采集下来了，并不断地更新。司机也一定会很乐呵
13、，这纯粹是无成本的额外收入呀，还能享受一下GPS。所以现阶段在大陆地区只有北京能用，不知道在中国有没有其他网络应用可以实现wifi定位。wifi定位精度比GPS要低，受服务范围限制，而且没有方向、速度等数据，不能导航，更不能离线使用。不过它有比GPS更优越的地方，就是在人口、楼群越密集的地方，使用的效果会更好。GPS启动时间长，在室内是无效的，天气不好的时候表现也欠佳，楼群太密集的地方也不太好用。而这些因素都被wifi定位克服了。2.3定位运用的各种测量方法 通过传播时间测量方法它通过在已知传播速度的情况下，无线电波传播的距离与它传播的时间成正比。但上述方法存在两个问题，影响了方法的使用性：第
14、一是时钟精度。 因为蓝牙信号的传播速度很快，又考虑到各种延迟，所以为了减小测量误差必须使用高精度的时钟，时间单位采用ns，这对硬件的要求过高，不实用。第二是时钟同步。 参与同一个定位过程的参考点之间必须保证时钟的同步，这样才能保证测量结果的正确性和精度。减测量方法在理想的传播环境下，无线信号的衰减与1r2成正比 其中r为传播距离 。但实际上，无线信号在空间传播时能量的衰减是多种因素共同作用的结果，而不单单与传播距离有关。在一个地形地物较为复杂的环境中，无线信号传播时的衰减会受到反射、折射、多径效应等多种因素的影响，所以这种利用能量衰减测量距离的方法不如传播时间测量方法精度高。TOA算法从可行性
15、和精度两个方面综合考虑之后，我们决定采用依靠经验的定位方法：它同样是基于无线电波能量来定位的，不同的是它不是根据能量衰减与距离平方的正比关系来计算距离，而是通过一个数据库来记录一定数量的参考位置的信号强度，然后把待测物体检测到的信号强度与之相比而得到待测物体的信号强度。如果参考位置足够多的话，这种方法具有很好的精度，并且不受实际地理位置的影响，因为参考位置正是从实际的测量中来的。这种方法的一个缺陷是它要求每次实施时要测量大量的参考位置上的信号强度，并且随着时间推移，地理环境必定会有所改变，这时又要对所有的参考位置重新进行测量。如图4所示，系统从检测到的有效蓝牙点 通过ID判断 选取三个点利用图3所示方法定位。我们检测到的信号强度值在263230，随着距离增大而减小，但不是线性变化。通过数据分析发现03 m，36 m，69 m区间内可以近似成三个线性区间。于是分别测量并统计了一些蓝牙点0，3，6，9 m的信号强度值，用来辅助计算。蓝牙信号强度数据拟合结果如图5所示。2.4本章总结本章介绍GPS相关内容以及常用的几种距离算法第三章无线定位系统和物联定位系统的介绍3.1无线定位系
