基于无线信号的室内定位系统的研究与实现

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1、学校代码：10255学号：2131582基于无线信号的室内定位系统的研究与实现ResearchandImplementationofIndoorPositioningSystemBasedonWirelessSignals学科专业:软件工程作者:骆泽刚指导教师:李柏岩答辩日期:2016年1月东华大学计算机科学与技术学院SchoolofComputerScienceandTechnologyDonghuaUniversity东华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

2、。除文中已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：年月日东华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。本人授权东华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

3、论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日基于无线信号的室内定位系统的研究与实现摘要无线局域网的广泛覆盖使得基于无线信号的室内定位系统成为研究领域的热点。卡尔曼滤波(KalmanFilter)是一种常用的系统状态最优估计算法，被广泛地运用于室内定位领域，但卡尔曼滤波要求系统状态方程是线性的。然而，室内定位的环境范围小、非视线范围（Non-lineofSight）多、信道状态变化性大、移动单元的移动方向和速度随机，这些特征导致了室内环境中的信道模型，以及描述信号测量值和移动单元位置关系的观察模型（ObservationModel）是非线性的。此外，由

4、于社会对室内定位服务需求的激增，要求服务提供商可以高效地研发和部署室内定位系统，并根据市场需求和技术发展对系统进行快速地更新和升级。这些都要求研发的室内定位系统具备良好的扩展机制。然而，至今没有公开发表的适用于室内定位系统的软件扩展机制。因此，本文将研究两个方面的内容：1.扩展卡尔曼滤波算法在基于无线信号的室内定位系统中的运用。扩展卡尔曼滤波(ExtendedKalmanFilter)是卡尔曼滤波在非线性条件下的扩展。本文实现了一个支持基于信号到达时间的（TimeofArrival）和基于接收信号强度的（ReceivedSignalStrength）定位技术

5、的室内定位系统。系统使用C++编程语言开发实现，核心算法为扩展卡尔曼滤波算法。接收到的测量值在传递给扩展卡尔曼滤波算法进行定位估计I前，将进行两步预处理：非视线范围（Non-lineofSight）信号源的判别和噪音抑制（NoiseMitigation）。本文测试了基于接收信号强度的定位方法，定位结果的均方误差（MeanDeviationError）为5.99米。2.适用于室内定位系统的软件扩展机制的研究。在该方面的研究中，本文首先总结了缺乏软件扩展机制的室内定位系统的不足，然后归纳抽象了室内定位系统的通用定位过程。接着，参考网络路由器的包过滤机制、开放服务

6、通道（OpenServiceGatewayInitiative）、组件对象模型（ComponentObjectModel）和基于可扩展标记语言（ExtensiveMarkupLanguage）的过程定义语言技术，本文提出了适用于室内定位系统的“配置过滤与处理”（ConfigurableFilterandProcess）软件扩展机制。本文使用设计的配置过滤与处理软件扩展机制，对室内定位系统进行了代码和结构的重构。对重构后的系统的分析表明，配置过滤与处理软件扩展机制使得室内定位系统可以：动态创建、移除、变更测量值与定位方法的关联关系；动态添加和删除定位过程的步骤

7、；动态改变定位过程步骤的顺序。这些动态操作都无需重新编码、编译和部署整个室内定位系统。关键词：室内定位；定位技术；软件扩展机制；扩展性；动态扩展IIRESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFINDOORPOSITIONINGSYSTEMBASEDONWIRELESSSIGNALSABSTRACTPervasivelydeployedwirelesslocalnetwork(WLAN)hasmadeindoorpositioningsystembasedonwirelesssignalsgotfocusedwidely.KalmanFilteris

8、oneofthemostcommonlyusedop