基于wifi的室内定位系统毕业设计论文

本科毕业论文题目基于wifi的室内定位系统

摘要

本文设计及实现了一个基于WiFi 射频信号强度指纹匹配的移动终端定位系统，并设计实现了一种基于权重值选择的定位算法。该算法为每个扫描到的AP 的RSSI 设定了选择区间，指纹库中落在此区间的所有位置点设平均权值，最后选取权重值最大者为待定位点的位置估计，如有相同权重值，则比较信号强度距离，取最小者，这种算法在一定程度上克服了RSSI 信号随机抖动对定位的影响，提高了定位的稳定性和精度。经实验测试，此系统在 4 米范围内具有良好的定位效果。可部署在展馆、校园、公园等公共场所，为客户提供定位导航服务。定位算法运行于服务端，客户端为配备WiFi 模块的Android手机。借助该定位系统，基于Android系统的移动终端可方便地查询自身位置，并获取各种基于位置服务。

关键词: 接收信号强度；无线室内定位；射频指纹；Android 操作系统

Abstract

This paper designs and implements an indoor location system based on WiFi for mobile user with Android handset. A locating arithmetic based on Weight-Select is introduced to filter the random noise of RSSI. For each location in Radio Map, a weight is set if the RSSI of the AP scanned is in the interval preset. Then max-weighted location or the min-RSSI-distance among them will be selected as the estimated position. According to experiments, 4-metre locating precision is available. It can be used for locating and navigating in such scene as exhibition center, campus, park, and so on. Users equipped with Android handset could get its location and some intelligent services. It is also an open and extensible system. Some locating arithmetic also could be tested on this system.

Key words:Received Signal Strength, Wireless Indoor Locating, Radio Map, Android Operating System

第一章绪论 (6)

1.1关于位置信息确定的意义及方法 (6)

1.1.1位置信息确定的意义及方法 (6)

1.1.2本文主要介绍的定位系统 (7)

1.2本文的主要研究内容以及各章安排 (7)

1.2.1主要内容 (7)

1.2.2本文安排 (7)

第二章目前主要定位方式及各种测量方法 (7)

2.1 GPS定位系统介绍 (8)

2.1.1GPS的发展 (8)

2.1.2 GPS国内外动态 (10)

2.2 wifi定位技术 (11)

2.2.1 wifi的利用原理 (11)

2.2.2定位需要两个先决条件 (12)

2.3定位运用的各种测量方法 (12)

2.3.1 通过传播时间测量方法 (13)

2.3.2信号衰减测量方法 (13)

2.3.3改进的TOA算法 (13)

2.4本章总结 (14)

第三章无线定位系统和物联定位系统的介绍 (14)

3.1无线定位系统方案 (14)

3.1.1系统方案 (14)

3.1.2特点与指标 (16)

3.2 LocateSYS物联定位系统 (17)

3.2.1系统概述 (17)

3.2.2工作原理 (18)

3.2.3特点与指标 (18)

3.2.4产品资料 (19)

3.2.5应用领域 (21)

3.3 本章总结 (21)

第四章基于WiFi 的室内定位系统设计与实现 (21)

4.1系统设计 (21)

4.2系统的实现 (23)

4.2.1客户端设计 (23)

4.2.4. Activity 生命周期 (24)

4.2.5．获取周边AP 信号强度 (25)

4.3 程序流程 (26)

4.4. 服务端软件设计 (27)

4.4.1. Web 服务器 (27)

4.4.2. 定位服务器 (28)

4.5.客户端与服务端通信 (28)

4.6. 2算法描述 (31)

4.6. 3算法分析 (31)

4. 7实验 (32)

4.7. 1实验过程 (32)

4.7.2. 实验结果 (33)

4.8. 总结 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

第一章绪论

1.1关于位置信息确定的意义及方法

1.1.1位置信息确定的意义及方法

位置信息在人们的日常生活中扮演着重要的作用。在郊外、展览馆、公园等陌生环境中，使用定位导航信息可为观众游览提供更便捷的服务；在仓储物流过程中，对物品进行实时定位跟踪将大大提高工作效率；在监狱环境中，及时准确地掌握相关人员的位置信息，有助于提高安全管理水平，简化监狱管理工作。目前全球定位系统（ GPS ， Global Positioning System）是获取室外环境位置信息1的最常用方式。近年来，随着无线移动通信技术的快速发展，GPS 和蜂窝网络相结合的 A-GPS（Assisted Global Positioning System）定 [1] 位方式在紧急救援和各种基于位置服务（LBS，Location-Based Services）中逐渐得到了应用。但由于卫星信号容易受到各种障碍物遮挡，GPS/APGS 等卫星定位技术并不适用于室内或高楼林立的场合，目前无线室内定位术迅速发展，已成为 GPS 的有力补充。

一般来讲，使用无线信号强度获取目标位置信息的过程，就是建立无线信号强度和位置信息稳定映射关系的过程。现有室内无线定位系统主要采用红外、超声波 [2] 、蓝牙、WiFi （Wireless Fidelity）、RFID（Radio Frequency Identification）等短距离无线技术。其中基WiFi网络的无线定位技术由于部署广泛且低成本较低，因此备受关注[3,4]。其中由微软开发的 RADAR 系统是最早的基于WiFi 网络的定位系统。它采用射频指纹匹配方法，从指纹库中查找最接近的 K个邻居，取它们坐标的平 [5] 均作为坐标估计。而文献介绍的室内定位系统则基于RSSI 信号的统计特性，采用贝叶斯公式，通过计算目标位置的后验概率分布，来进行定位。

1基金资助：国家自然基金(60873244、60973310、60772070)、北京自然基金(4102059) 联系作者：雷地球，E-mail：****************