基于WiFi-Sensor技术的室内定位系统研究与实现

• 作 者: 宋昌宁
• 发表日期: 2015年01期
• 关键词: 室内定位 WiFi指纹 传感器 航位推算

移动互联网的迅猛发展催生出了大量富有价值的服务,其中基于位置的服务在诸多领域都有着广泛的应用前景,并逐渐从室外延伸到室内。基于WiFi (Wireless-Fidelity)网络的室内定位系统成为近年来相关领域的研究热点,然而WiFi信号自身的弱点使其定位效果的进一步提升受到限制。本文基于信息融合思想,提出一种将WiFi技术与传感器(Sensor)技术相融合的室内定位方案(以下简称WiFi-Sensor),意在实现两种不同技术的优势互补。该方案把利用WiFi指纹实现的场景定位法和利用惯性传感器实现的航位推算法结合在一起,一方面,通过分析WiFi信号强度(RSS)的变化规律及对定位准确度的影响,提出利用滑动窗口计算位置均值的方法,以减少定位结果无规则跳动问题；另一方面,以平均位置为起点采用航位推算法预测行走轨迹,从而得到当前位置。该方案无需额外基础设施,具有实时性高且连续性好的特点。除了技术融合方案,本文还提出了基于AP-MAP相似度的地图自动匹配算法、基于时间戳的地图与指纹库缓存策略和基于矢量图形的地图引擎,解决了实际应用中的一系列难题,有助于提高系统的用户体验。此外,本文对WiFi-Sensor室内定位系统进行了详细的设计,包括硬件部署、软件架构和数据存储结构等,并逐层设计了软件系统的功能模块和业务逻辑。最后,实现了终端-存储服务器模式的WiFi-Sensor室内定位系统。通过在真实环境中采集WiFi和传感器数据对融合算法进行现场实验与仿真实验,验证了该方案的有效性和可行性。本文提出的融合方案相对于现有的两种方案有较明显的优势,且设计并实现的WiFi-Sensor室内定位系统结构划分更加合理。实验结果表明,该定位系统不仅具有应用价值,而且可以作为参考在不同的室内定位场景中进行推广。