WLAN是我們?nèi)粘Ｉ�活中必不可少的，中文全稱是無線局域網(wǎng)絡(luò)，其本質(zhì)的特點(diǎn)是不再使用通信電纜將 計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接起來，而是通過無線的方式連接，從而使網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和終端的移動更加靈活。本文通過對基于能效的WLAN 室內(nèi)定位系統(tǒng)模型設(shè)計與實(shí)現(xiàn)做了一些研究，文章是一篇正規(guī)期刊投稿的論文范文。

 　　摘要：基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型的設(shè)計目的，一方面是為了降低位置指紋數(shù)據(jù)庫規(guī)模，另一方面為了減少服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)傳輸量，同時減少相關(guān)的計算量。為了實(shí)現(xiàn)這個定位系統(tǒng)，筆者提出了AP預(yù)處理算法、聚類算法以及精定位AP選擇算法。該文主要是分析如何設(shè)計基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型，以及如何實(shí)現(xiàn)這個系統(tǒng)的應(yīng)用目的。

　　關(guān)鍵詞：WLAN,室內(nèi),定位系統(tǒng),模型設(shè)計

　　Abstract： Design model of WLAN indoor positioning system based on energy efficiency，on the one hand is to reduce the size of the location fingerprint database，on the other hand，in order to reduce the amount of data transmission of the server and the client，at the same time，reduce the amount of computation associated.In order to achieve this positioning system，experts have proposed a AP preprocessing algorithm，clustering algorithm and precision positioning AP selection algorithm.This paper is the analysis of how to design the WLAN indoor positioning system model based on energy efficiency，and how to realize the application of the system

　　Key words： WLAN; interior; positioning system; model design

　　1 前言

　　由于無線局域網(wǎng)的迅速發(fā)展，基于WLAN的室內(nèi)定位技術(shù)也越來越受到相關(guān)研究人員的關(guān)注。WLAN主要是通過檢測無線接入點(diǎn)發(fā)射的信號強(qiáng)度判斷用戶的位置，而根據(jù)信號強(qiáng)度來進(jìn)行定位的系統(tǒng)主要分為兩種，其中一種基于傳播模型的室內(nèi)定位系統(tǒng)，另外一種是基于位置指紋算法的室內(nèi)定位系統(tǒng)，在這兩種室內(nèi)定位系統(tǒng)中，前一種的限制條件比較多，后一種的優(yōu)勢比較突出。但是基于位置指紋算法的室內(nèi)定位系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要解決數(shù)據(jù)庫構(gòu)造、離線采樣數(shù)據(jù)預(yù)處理、定位AP的選擇以及終端設(shè)備位置的估計，因此本文主要是針對這個問題，分析如何設(shè)計基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型，并加以實(shí)現(xiàn)。

　　2 關(guān)于基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型設(shè)計分析

　　2.1 定位系統(tǒng)模型整體設(shè)計

　　以往定位系統(tǒng)的能耗比較大，而能耗主要發(fā)生在兩個點(diǎn)，其中一個點(diǎn)是服務(wù)器與客戶端的數(shù)據(jù)交互，另外一個點(diǎn)是在位置估計中的計算。為了使定位系統(tǒng)能耗降低，就必須縮減數(shù)據(jù)庫規(guī)模，減少服務(wù)器與客戶端的信息傳輸量，同時還要在位置估計的計算過程中選用比較簡單的計算方法。基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型主要包括兩個階段，一個是離線階段，包括指紋采集、AP選擇、數(shù)據(jù)庫預(yù)處理以及聚類等四部分;另一個是在線階段，包括測量值預(yù)處理、大概定位、AP選擇以及精確定位等四部分。

　　2.2 定位系統(tǒng)模型設(shè)計特征

　　首先關(guān)于虛擬AP預(yù)處理算法，這個虛擬AP有一定的優(yōu)勢，但也有不足的地方，它的優(yōu)勢在于可以虛擬出多個BSSID的AP，但是在定位方面提供的數(shù)據(jù)不夠簡潔。針對這個問題，筆者提出了VAP預(yù)處理方法，優(yōu)化以往的虛擬AP預(yù)處理算法;其次關(guān)于非斷續(xù)RSSI的仿射傳播聚類算法，在以往的定位算法中，只能在面積比較小的室內(nèi)進(jìn)行定位，然后把定位的地方分為多個AP才能測量到。對于面積比較大的地方，根本就不能使AP全部覆蓋，針對這個問題，筆者采用非斷續(xù)RSSI的仿射傳播聚類算法來代替;再次關(guān)于均值平滑濾波，在實(shí)施定位的過程中，容易外在環(huán)境的影響，從而使RSSI出現(xiàn)較大的波動，為了解決這個問題，筆者選擇使用均值平滑濾波器;最后關(guān)于AP的選擇，通常情況下，在離線和在線的階段可以檢測到接入點(diǎn)的改變情況，需把在線AP選擇分成兩步，比較麻煩，因此筆者采用基于RSSI空間區(qū)分度的AP選擇來解決這個問題。

　　3 關(guān)于基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)分析

　　3.1 離線階段

　　首先，關(guān)于指紋的采集，筆者把定位區(qū)內(nèi)AP的安裝位置和配置信息假設(shè)為未知，但是兩者都可以通過某種方式把網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播出去，同時離線的階段配有無線適配器的移動終端，然后在每個位置可知的參考點(diǎn)，掃描AP的BSSID和BSSID，并獲取BSSID和BSSID;其次，關(guān)于離線AP選擇，一般情況下，終端設(shè)備每次進(jìn)行掃描的時候，都能夠測量到幾十個AP，但是不同的AP對定位產(chǎn)生的結(jié)果不一樣，因此最好不要保留全部的AP[4]。在離線階段，AP選擇的目的有兩個，一個是縮減數(shù)據(jù)庫的規(guī)模，另一個是減少服務(wù)器和客戶端的信息傳輸量。為了達(dá)到這兩個目的，應(yīng)選擇保留信號強(qiáng)度相對比較大的AP，因此信號強(qiáng)度比較大的AP在離線階段不容易發(fā)生斷續(xù)以及空間區(qū)分度大的情況;再次，關(guān)于數(shù)據(jù)庫預(yù)處理。在實(shí)際定位中，由于外在環(huán)境因素的影響，RSSI波動比較大，為了解決這個問題筆者采用均值平滑濾波器進(jìn)行定位。一般情況下，接受信號強(qiáng)度非常弱的時候，一些AP的測量值不夠平穩(wěn)，容易出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，而平滑濾波器可以補(bǔ)充這些丟失的測量值[3];最后，關(guān)于仿射傳播聚類。如果RSSI比較小的情況下，就會容易出現(xiàn)斷續(xù)現(xiàn)象，而基于非斷續(xù)RSSI的仿射傳播聚類可以避免這個問題的發(fā)生，在對這種仿射傳播進(jìn)行計算的時候，選擇的每個AP一定要保證RSSI測量值足夠大，把其他的忽略掉。

　　3.2 在線階段

　　首先，關(guān)于類匹配的大概定位。在實(shí)際定位過程中，需要終端設(shè)備先從下載聚類中心的測量值集合，然后進(jìn)一步計算在線階段的測量值，同時還要計算各個聚類中心的相似度，從而確定它屬于那種聚類。如果用戶沒有處在聚類的中心時，并且只選擇相似度最高的其中一個聚類，通常都會導(dǎo)致類匹配不成功。所以進(jìn)行大概定位的時候，需要保留相似度比較高的幾個聚類，而不是只是一個聚類。同時在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行精確的定位[2];其次，關(guān)于在線AP選擇。在定位面積比較大的時候，各個參考點(diǎn)并不能檢測到所有的 L個 AP，這樣的話就容易導(dǎo)致在線和離線 RSSI 向量間的距離太大，在進(jìn)行精確定位時容易出現(xiàn)較大的誤差，因此當(dāng)參考點(diǎn)數(shù)量達(dá)到一定的比例時，可以把對應(yīng)的 AP去掉;最后，關(guān)于精定位的計算方法。在進(jìn)行精定位的時候，如果計算方法過于復(fù)雜的話，將會耗費(fèi)更多的時間，為了實(shí)現(xiàn)降低耗能的目的，可以采取加權(quán) K 近鄰算法，這個計算方法相對來說比較簡潔[1]。

　　4 結(jié)束語

　　在基于能效的WLAN室內(nèi)定位系統(tǒng)模型設(shè)計中，主要涉及到兩個部分，其中一個是離線階段，另一個是在線階段，離線階段由四部分組成，分別是指紋采集、AP選擇、數(shù)據(jù)庫預(yù)處理以及聚類，在線階段同樣也是由四部分組成，包括指紋采集、AP選擇、數(shù)據(jù)庫預(yù)處理以及聚類。為了實(shí)現(xiàn)這個室內(nèi)定位系統(tǒng)模型的應(yīng)用目的，本文對離線階段和在線階段的各個組成部分有可能出現(xiàn)的問題，提出了相應(yīng)的對策。隨著無線局域網(wǎng)的迅速發(fā)展，相信基于能效的WLAN室內(nèi)定位技術(shù)將是未來室內(nèi)定位系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 顧嘉， 錢鈺博， 孫厚芳， 王婧. 工裝室內(nèi)定位技術(shù)研究[J]. 北京理工大學(xué)學(xué)報， 2010(9).

　　[2] 玄建永， 王京春， 陸耿， 江永亨， 畢建權(quán). 縮微智能車室內(nèi)定位系統(tǒng)研究[J]. 計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展， 2014(1).

　　[3] 徐興柱. 一種基于慣性定位技術(shù)的單兵室內(nèi)定位指揮系統(tǒng)方案[J]. 戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈技術(shù)， 2014(3).

　　[4] 朱明強(qiáng)， 侯建軍， 劉穎， 蘇軍峰. 一種基于卡爾曼數(shù)據(jù)平滑的分段曲線擬合室內(nèi)定位算法[J]. 北京交通大學(xué)學(xué)報， 2012(5).

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