基于众包的WLAN室内定位技术研究.pdf

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1、博博博士士士学学学位位位论论论文文文基于众包的WLAN室内定位技术研究RESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFWLANINDOORLOCALIZATIONUSINGCROWDSOURCINGMETHOD张张张立立立晔晔晔哈哈哈尔尔尔滨滨滨工工工业业业大大大学学学2018年年年04月月月国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：621.396密级：公开工工工学学学博博博士士士学学学位位位论论论文文文基于众包的WLAN室内定位技术研究博士研究生：张立晔导师：徐玉滨教授申请学位：工学博士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信

2、息工程学院答辩日期：2018年04月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:621.396DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONKEYTECHNOLOGIESOFWLANINDOORLOCALIZATIONUSINGCROWDSOURCINGMETHODCandidate:ZhangLiyeSupervisor:Prof.XuYubinAcademicDegreeAppliedfor:DoctorofEngineeringSpecialty:

3、InformationandCommunicationEngineeringAliation:SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence:April,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着无线网络的大规模部署和智能移动终端的迅速普及，基于位置服务(LocationBasedService,LBS)已经广泛应用到社会生活和生产的各个领域，在电子商务、医疗保健、紧急救援、物流管理等方面都展示了

4、良好的发展前景和巨大的市场空间。由于无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)系统已经部署在诸如商场、学校、医院、机场等公共场所，因此在不增加任何硬件设备的情况下，只进行软件开发即可实现对用户位置的估计，这使得WLAN定位系统成为实现室内定位导航和LBS发展的首选。然而，受限于室内复杂的电磁环境，接收信号强度(ReceivedSignalStrength,RSS)数据具有高度不确定性，因此，传统WLAN定位系统需要采集大量RSS数据建立radiomap，这使得离线阶段采集工作量巨大，限制了WLAN定位系统的大规模推广应用。众

5、包技术将radiomap的建立过程交给大量志愿者完成，对每个志愿者采集的少量RSS数据进行整合即可获得radiomap。基于众包的WLAN室内定位系统有效降低了离线阶段的采集工作量，但该系统中仍然有一些关键环节有待深入研究。通过对基于众包的WLAN室内定位技术的深入研究和国内外研究现状的分析，目前基于众包的WLAN室内定位系统中存在以下几个问题：首先，不管是在线阶段还是离线阶段，每个用户手中的移动终端各不相同，造成严重的设备多样性问题；其次，志愿者使用的移动终端中传感器性能不同，因此无法给所有采集的RSS数据进行位置标记，带来了大量无标记数据，而传统的定位

6、技术无法有效利用未标记数据，造成资源浪费，半监督学习算法虽然能够利用未标记数据，但传统连接图容易受噪声影响，造成定位精度的下降；最后，虽然利用众包技术可以降低离线阶段采集工作量，但每个志愿者采集的RSS数据数量较少，这使得RSS数据的波动会影响所建立radiomap的精度，造成定位精度的降低。针对上述基于众包的WLAN室内定位系统中存在的问题，本文的主要研究和创新点如下：第一，针对基于众包的WLAN室内定位系统中设备多样性带来的RSS差异问题，本文提出了基于线性回归算法的设备多样性问题消除方法，实现了不同设备采集RSS数据的融合。由于不同设备使用的WLAN

7、信号接收天线和芯片、信号处理算法都不相同，因此在同一时间同一地点接收的同一AP的RSS值各不相同，但不同设备采集的RSS数据之间存在线性关系，利用线性回归算法对不同设备采集的RSS数据进行处理，能够将不同设备采集的RSS数据映射到同一-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文个数据空间，从而实现了在离线阶段建立具有一致性的radiomap，在线阶段实现高精度定位。针对线性最小二乘算法对奇异点敏感的问题，本文提出了利用快速最小截平方算法计算不同设备之间的线性回归系数，从而提高了系统的抗噪声能力。利用线性回归算法可以大幅度消除不同设备之间的差异性，提高整个定位系统的

8、定位精度。在利用线性回归算法消除设备多样性问题后，本文推导得到了r