摘 要

传统的GPS定位技术主要应用于室外较大范围的定位，如军事定位、民用导航等。随着无线通信技术的发展和计算机应用的普及，基于无线信号的室内定位技术开始应用于室内导航和资源定位。如人员物资调配、病患紧急救助等场合。室内定位技术所采用的物理媒介复杂多样，无线信号种类繁多，常见的有无线局域网、红外、传感器网络等。而基于无线信号的室内定位技术逐渐成为目前应用与研究的热点。

本文对基于无线信号的室内定位技术进行了较为深入的研究，文中首先简要概述了几种无线信号测量方法的原理，比较分析各自的优缺点后，选择了综合性能更好的RSSI作为室内定位的测量方法。然后，对基于三角关系的定位的算法做了较为仔细的研究，基于三角关系的定位技术是根据实际物理环境测量AP节点与被测点之间的几何关系来计算被测物体的位置，它是目前最主要，也是应用最为广泛的一种室内定位技术。通过MATLAB进行模拟仿真测试了基于RSSI测量距离的算法，算法包括圆周法，质心法等。比较并分析了这些算法的精度，对比了几种定位算法的误差。

关键词：室内定位；无线局域网；AP节点；算法

Abstract

Traditional GPS positioning technology is mainly used in outdoor wide range of positioning, such as military positioning, civil navigation and so on. With the development of wireless communication technology and the popularization of computer application, the indoor positioning technology based on wireless signal has been applied to indoor navigation and resource location (personnel dispatch, patient emergency rescue) and so on. Indoor positioning technology used in the complex and diverse physical media, a wide range of wireless signals, common wireless LAN, infrared, sensor networks. And based on the wireless signal indoor positioning technology has gradually become the focus of the current application.

In this paper, the indoor positioning technology based on wireless signal is studied deeply. Firstly, the principle of several wireless signal measurement methods is briefly introduced. After comparing the advantages and disadvantages, the RSSI is selected as the measurement method of indoor positioning The Then, the algorithm based on trigonometric relation is studied more closely. The positioning technique based on triangular relation is based on the actual physical environment to measure the geometric relationship between the AP node and the measured point to calculate the position of the measured object. At present ，the most important, but also the most widely used a kind of indoor positioning technology. Simulation algorithm based on RSSI is used to simulate the distance measurement algorithm. The algorithm includes circle method and centroid method. The accuracy of these algorithms is compared and analyzed, and the errors of several positioning algorithms are compared.

Key Words：Indoor Positioning；Wireless LAN；AP node；algorithm；

目录

第1章 绪 论 1

1.1 研究背景与现状 1

1.2 研究目的和意义 2

1.3 论文的主要工作与内容安排 2

第2章 室内定位的基本原理 4

2.1 测量距离的方法 4

2.2 基于测量距离的定位模型 4

2.2.1 基于三角测量法的圆周定位模型 5

2.2.2 基于三角测量法的双曲线定位模型 5

2.2.3 基于角度测量法的三角定位模型 6

2.3 室内定位方法 7

2.3.1 基于信号接收强度的定位 7

2.3.2 基于信号到达时间的定位 8

2.3.3 基于到达角度的定位 9

2.4 室内无线定位算法性能分析 10

2.5 本章小结 10

第3章 室内定位算法研究 11

3.1 定位算法的流程 11

3.2 信号传播模型 12

3.3 信号处理方法 12

3.3.1 均值法 12

3.3.2 高斯分布法 13

3.4 基于信号强度的室内定位算法 14

3.4.1 Chan算法 14

3.4.2 三角质心算法 14

3.4.3 最小二乘法 15

3.5 本章小结 16

第4章 算法仿真与测试 17

4.1 TDOA算法仿真 17

4.2 基于RSS的三角质心算法 19

4.3 结果分析 21

第5章 总结与展望 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪 论

1.1 研究背景与现状

进入21世纪，科学技术的发展日新月异，而随着无线通信技术的飞速发展，无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）、无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）、蓝牙、红外（Infrared）等常见的无线信号已成为室内定位的常用物理媒介，正是由于WLAN大规模的在室内覆盖，基于WLAN的室内定位技术已成为目前的主要研究趋势。随着GPS（Global Position System）、无线网络以及计算机技术应用的普及，定位服务逐渐深入人们的日常生活。定位服务又称为基于位置的服务（Location Based Services），是指由卫星定位系统、移动通信网络、无线局域网等通过对应的定位技术获取移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据)，然后把位置信息提供给客户端和服务端，从而实现各种与位置相关的定位和导航服务 。

GPS是全世界应用最为广泛的定位系统，其卫星定位技术也是目前较为先进的定位技术，几乎覆盖于全球。GPS是通过卫星接收信号时间差来估算位置的。然而在室内封闭环境下，信号节点感测不到卫星信号而无法进行室内定位。所以，发展基于无线信号的室内定位技术显得尤为重要。无线局域网和无线传感网络、红外线等网络硬件相比，由于WLAN大规模覆盖室内，不需要再部署传感器及等其网络设备，具有先天的硬件优势，非常有利于在室内进行定位。