基于可配置天线的单节点室内定位系统的设计与实现.pdf

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1、硕士学位论文基于可配置天线的单节点室内定位系统的设计与实现DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFASINGLENODEINDOORLOCALIZATIONSYSTEMBASEDONCONFIGURABLEANTENNAS刘天琦哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TN929.53学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于可配置天线的单节点室内定位系统的设计与实现硕士研究生：刘天琦导师：孟维晓教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：电子与信息工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifi

2、edIndex:TN929.53U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFASINGLENODEINDOORLOCALIZATIONSYSTEMBASEDONCONFIGURABLEANTENNASCandidate：LiuTianqiSupervisor：Prof.MengWeixiaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngin

3、eeringAffiliation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着无线通信技术与互联网的发展，定位技术在人们生活中的应用场景越来越丰富，因此人们对基于位置的服务的需求也不断增强，并且由于商用WIFI设备的广泛部署，构建基于WIFI设备的定位系统是非常有发展前景的。因此，本文主要研究在单节点室内定位系统下利用信道状态信息（Cha

4、nnelStateInformation，CSI）定位的算法，并研究了不同的外置天线部署对系统定位性能的影响，最后搭建了单个WIFI节点的室内定位系统，并在不同场景下进行定位测试以验证算法性能。首先，本文介绍了当前室内定位技术的发展与应用前景，阐述了现有的若干种室内定位技术的特点与不足。具体介绍了基于WIFI信号的室内定位技术，分析了基于接收信号强度（ReceivedSignalStrengthIndicator，RSSI）的指纹图定位算法的原理与发展，引出了对基于CSI的WIFI定位算法的研究，并介绍了基于CSI的单WIFI设备节点的定位系统的研究现状。之后，本文分析了WIF

5、I定位的理论基础和定位方法，并介绍了利用CSITool工具包获取CSI的方法以及利用CSI定位的原理。研究了WIFI信号在接收机进行信号处理的过程中可能引入的误差，并提出了基于交叠子载波的CSI非线性相位误差校正方法以及基于线性模型的CSI线性相位误差校正方法。接着，基于校正后的CSI本文提出了给予交叠子载波的频带拼接的方法，分别与利用功率延迟分布（PoweDelayProfile，PDP）的定位算法和利用多重信号分类算法(MultipleSignalClassificationAlgorithm，MUSIC)的定位算法相结合，可以提升原算法的定位精度。又利用直射信号传输路径的

6、稳定性，提出了基于聚簇的直射路径分辨算法，可以进一步提高定位性能。还从理论和实际两方面分析比较了不同的天线部署方式，线性天线阵列和面天线阵列，对定位性能的影响。最后，本文搭建了基于Linux平台的单点室内定位系统，在线阵天线与面阵天线配置下，分别测试不同的室内场景下的定位性能。根据定位结果的分析，本文搭建的单节点定位系统在较理想环境下，置信度为50%时的定位精度为1.3m，说明了定位算法的有效性，且面阵天线配置下的定位精度优于线阵天线。关键词：单点室内定位；相位误差消除；频带拼接；聚簇直射路径分辨-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopm

7、entofwirelesscommunicationtechnologiesandtheInternet,theapplicationscenariosofpositioningtechnologiesinpeople'slivesarebecomingmoreandmoreabundant.Therefore,people'sdemandforlocation-basedservicesisalsoincreasinggreatly.Besides,duetothewidespreadde