基于接收信号强度的不同移动终端定位方法研究-论文.pdf

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1、2014年6月西北工业大学学报June2014第32卷第3期JournalofNorthwesternPolytechnicalUniversityVo1．32No．3基于接收信号强度的不同移动终端定位方法研究张维，李文涛，王力(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：传统的基于接收信号强度的定位算法均假设用于线下训练和实时定位的移动终端不变，而这会严重影响基于位置指纹定位法的准确性。本文提出的接收信号强度差值法(RSSD)和实时自适应学习规范化法(RSALS)，用

2、于解决不同WLAN移动终端获取接收信号强度存在差异的问题，并在真实室内WEAN环境下验证了算法的可行性和有效性。实验表明即使在设备不变的情况下RSALS法仍然具有实时校正的作用，可以在一定程度上抵消环境变化对定位精度的影响。关键词：算法，天线，实验，最小二乘法，线性回归，MATLAB，最大似然估计，无线局域网；位置指纹，接收信号强度，接收信号强度差值法，实时自适应学习法中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1000．2758(2014)03．0481—05自美国E．911定位需求颁布以来，德国、法

3、国、备信号强度的度量方法。文献[4]中使用所有不瑞典、芬兰、日本等各国也纷纷推出了对移动位置服同AP对采集的RSS比值作为指纹，由于摒弃掉了务的规定。这使得基于位置的服务(1ocation—based大量的原始数据信息，当待定位设备与采集设备一services，LBS)渗透到各行各业乃至人们的13常生致时，定位性能不及传统的RSS指纹定位法。文献活之中，即在无线网络中，用户利用无线移动终端协[5]中提出了不同设备之间的RSS模式存在线性关助确定其实际位置信息，从而获取所需要的与位置系，可以通过转换模式达到

4、提高定位精度的目的。相关的服务。但是要对所有类型的接收设备都人工做一张对应的位置指纹(1ocationfingerprinting，LF)方法适合LF地图是不可能，即使种类有限，工作量也是巨于室内等空间有限的定位环境，其思想是离线阶段大的。测量广泛使用的室内无线局域网中由无线接人点本文提出了接收信号强度差值法(RSSD)和实(accesspoint，AP)发出随时可用的接收信号强度时自适应学习规范化法(RSALS)，分别用于定位(receivesignalstrength，RSS)，利用RSS与对应已知A

5、Ps一致和不一致的情况，可以在不用更新LF地图位置的关联性来构建数据库，这些先验数据在应用的前提下，满足定位多种不同设备的需求，而且会一时可以用来与获取的定位请求信号的RSS比较，通定程度上提高定位精度。过模式匹配算法得到目标的位置信息。这种方法包含了环境信息，可以大大地提高室内定位精度；不但1算法描述不需要用数学方法精确描述RSS与距离之间的关系，更不需要预先知道WLAN中APs的具体位置，将定位场景划分为Ⅳ个子区域，本算法规定采普适性更强。但是它的最大局限性在于因构建和更集参考点(calibratio

6、npoint，CP)为子区域的中心新数据库需要花费的大量人力和物力，而不同设备点。由于不知道待定位终端的位置的先验知识，所生成的LF地图差异明显¨。。以我们允许CP并非严格意义上子区域中心。假设目前解决该类问题的方法分为2类：①不用校定位区域中有个APs，虽然APs的绝对和相对位正的稳健指纹方法；②需要线上调整RSS到采集设收稿日期：2013—10．22基金项目：国家自然科学基金(50505039)资助作者简介：张维(1970一)，西北工业大学副教授，主要从事数字化制造与物联制造技术研究。·482·西北工

7、业大学学报第32卷置未知，但我们很容易利用每个AP特有的MAC地，=∑(r：．厂Fi,j)，：12一，，其中r表址，将在CPs处多次测量的RSS生成对应已知子区』1t=I域的LF地图。示在cP第t次测量的对应P的RSS值，J=1，2，1．1接收信号强度差值RSSD方法⋯，lⅣl～1；表示在CP处接收的参考AP的RSS值与采集设备硬件有关，导致与硬件相关RSS平均值；。表示在cP处接收的参考AP的的参数变化，比如天线增益等。换句话说，针对不同RSS的方差。设备在同一位置接收到的RSS平均值与硬件有关。随着A

8、Ps数量的增加，训练数据的样本容量随RSS均值可以通过下式计算：之指数增长。我们假设APs间工作相互独立，即来E(P，)=E(P一P)(1)自不同APs的RSS也相互独立，联合分布可以用边式中：P是移动终端接收能量；P是AP的发生能缘概率分布改写：量，我们可以根据情况自行设置；是信号传输路}Nil—l径损耗，我们使用对数路径损耗模型，CP处测得P(s)=J¨=1P(r一r)AP的RSS均值可以用平均路径损耗公式计算：1．2实时