基于TOA测距的室内无线定位方法研究

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1、学校代码：10264研究生学号：M150502674上海海洋大学硕士学位论文题目：基于TOA测距的室内无线定位方法研究Researchonindoorwirelesspositioning英文题目：methodbasedonrangingofTOA专业：计算机科学与技术（工学）研究方向：信息处理技术与检测技术姓名：黄智伟指导教师：何世钧教授二O一八年四月六日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的

2、作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名

3、工作单位职称备注徐方勤建桥学院教授主席邹国良上海海洋大学教授委员郑宗生上海海洋大学副教授委员熊中敏上海海洋大学副教授委员宋巍上海海洋大学教授委员郑永德上海海洋大学讲师秘书答辩地点信息学院答辩日期2018.5.22上海海洋大学硕士学位论文基于TOA测距的室内无线定位方法研究摘要如今，无线通信技术和移动互联网发展迅速，人们在日常生活中，对定位服务也产生了越来越多的需求。GPS（GlobalPositionSystem）定位系统的首要作用是对目标进行无线导航定位，它是一种具有特定功能和结构的定位系统。但它仅适用于宽敞的室外空间环境，而在室内、城市楼房区、隧道、地下空间等区域，GPS信号

4、覆盖不佳，需要采用室内无线定位，从而实现对移动设备的精确定位。室内无线定位的硬件载体大多存在于各种手持终端之中。作为定位技术的一个重要分支，室内定位技术是将无线传感器网络、无线终端设备运用于室内环境之下，对用户位置进行定位的技术。在众多室内定位技术中，对比二维平面定位技术，室内三维定位技术的实用价值更为突出。人们在实际的室内环境中，室内无线定位技术也可以最大程度地提供实时地理位置信息服务。当前，如蓝牙、红外线、超宽带、RFID、基站定位、Wifi等，均属于其中较为常见的室内定位技术。定位技术的实现主要是依靠基站，结合手机终端，来实现室内无线定位。但是，室内环境较为复杂、特殊，因而

5、导致了当前室内三维定位技术面临如下相关问题：一是如何克服室内环境在非视距传播环境(NLOS)下的多径传播导致的TOA误差，进而实现定位精度的提升；二是如何在三维空间中运用二维平面定位技术，进而通过立体化定位服务的提供，使得用户需求得以满足。针对以上两大问题，本文在现有的室内无线定位研究基础上，研究和改进基于TOA无线测距的定位算法，结合相应仿真实验，对算法的可行性进行验证。论文主要研究内容和成果如下：（1）对定位系统的体系结构进行了探究，阐述了室内定位过程中的重要技术与难点，将各种测距技术和定位算法分别进行对比研究，为本文室内无线定位方法的顺利实现奠定理论基础。（2）在非视距环境

6、(NLOS)下的多径传播中，构建基于TOA的测距模型，并为每个定位终端选择合适的基站，进而降低由于传播环境因素造成的误差影响。（3）使用COMSOL软件，建立真实的物理场仿真环境，将筛选出的四个基站坐标分别作为球心，基站与终端间的距离分别作为半径，形成三维球体定位模型，对质心定位算法进行仿真。对比基于信号强度测距的质心定位算法以及传统I上海海洋大学硕士学位论文质心定位算法，依据仿真结果来看，基于TOA测距的质心定位算法在精度上得到了一定提高，对环境也具有良好的适应性。（4）在基于TOA测距的基础上，对质心定位算法进行改进，考虑信息融合的概念，使用基于距离加权的质心定位方法与定位球

7、体形成的拓扑关系模型相结合进行定位，仿真结果显示，改进的定位算法进一步提高了终端坐标的精度，也进一步增加了室内三维定位的适用性。关键词：室内定位，TOA，质心定位，距离加权，定位精度II上海海洋大学硕士学位论文ResearchonindoorwirelesspositioningmethodbasedonrangingofTOAABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyandmobileInte