基于WiFi指纹与惯性导航的巡库员室内定位及跟踪系统的研究与实现.pdf

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1、学校代码：10255学号：2141099东华大学基于WiFi指纹与惯性导航的巡库员室内定位及跟踪系统的研究与实现RESEARCHANDREALIZATIONOFTHEPATROLINDOORPOSITIONINGANDTRACKINGSYSTEMBASEDONWIFIFINGERPRINTANDINERTIALNAVIGATION学科专业：信息与通信工程论文作者：张慧指导老师：官洪运副教授答辩日期：2017年02月25日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。除文中已明确

2、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□。学位论文作者签名：指导教师签名

3、：日期：年月日日期：年月日基于WiFi指纹与惯性导航的巡库员室内定位及跟踪系统的研究与实现摘要近年来，随着各种无线通信技术和网络技术的层出不穷，人们对基于位置的服务需求日益增加。全球定位系统GPS(GlobalPositionSystem)的出现，满足了人们在全球范围内实现定位与导航的需求。对于信号畅通的室外环境，全球定位系统可以提供给人们精度较高的位置信息，而对于室内环境，由于建筑物本身的遮挡，使得GPS定位系统无法通过卫星来获取定位所需的信息，尤其在遮挡物较多的军火库中，更是无法利用GPS完成室内定位。因此，一种能够应用于室内环境的定位技术成为定位领域的研究重点。随

4、着基于WLAN的WiFi定位技术和基于传感技术的惯性导航定位技术的逐步发展，它们以成本低和环境适应性强在室内定位领域得到广泛应用。同时，随着射频识别（RFID）技术的发展与兴起，其非视距、免接触、高速识别等特性也被人熟知。在实际应用环境中，大型军火库的巡库员通常配有巡库车来完成大量的巡逻任务。然而，由于监控中心无法确定巡库员的具体位置，以致部分巡库员擅离工作岗位而不被察觉，从而引发安全隐患。为了解决这一问题，本课题将设计一套巡库员室内定位系统，可以实时监控巡库员的位置并跟踪巡库员的行驶轨迹，以确保巡库员在工作时间I内完成巡逻任务。本文首先通过介绍和对比目前国内外的室内定

5、位技术以及成熟的定位系统，对不同定位技术各自的优势和局限性进行了分析。其次，针对大型军火库这一特殊的应用环境，提出了一种基于WiFi指纹与惯性导航的巡库员室内定位及跟踪系统。该系统采用C/S软件架构，由服务器端和客户机端两部分构成。首先，服务器端完成巡库员定位信息的采集，服务器端的核心是STM32F103微控制器，它连接WiFi、地磁传感器、霍尔传感器、RFID四大模块，分别采集巡库员的WiFi指纹、行驶方向、行驶距离以及经过的射频标签；紧接着，服务器端将所有定位信息通过基于TCP/IP的Socket通信发送到客户机端；最后，客户机端在离线阶段采用均值平滑法来减小指纹序

6、列的波动性，并采用K-means聚类算法对WiFi指纹进行分类处理；在在线定位阶段，通过改进后的K近邻指纹算法与惯性导航的融合完成定位，并在搭建的系统测试平台上实时定位巡库员的位置并对其行驶轨迹进行跟踪。关键词：室内定位；巡库员；STM32F103；WiFi指纹；惯性导航；RFIDIIRESEARCHANDREALIZATIONOFTHEPATROLINDOORPOSITIONINGANDTRACKINGSYSTEMBASEDONWIFIFINGERPRINTANDINERTIALNAVIGATIONABSTRACTWiththerapiddevelopmentofal

7、lkindsofwirelesscommunicationandnetworktechnologytoday,thedemandoflocation-basedservicesisalsoincreasingamongpeople.Globalpositioningsystem(GPS)canrealizepositioningandnavigationintheglobalarea.Intheopenoutdoorenvironment,GPScanprovidethehighprecisionpositioninginformatio