LPS局域定位方法研究

2024-06-16

LPS局域定位方法研究（精选5篇）

LPS局域定位方法研究第1篇

摘要：毫无疑问，了解局域网技术，学好局域网技术，用好局域网，管好局域网，已成为一项必修课，甚至成了人才技能考核指标。特别是对于小型公司和家庭而言，一般多则二三十台计算机，少则三、五台计算机，聘用专业网管人员将大大增加成本，如何既方便又有效地组建并管理好小型局域网是我们要思考的问题。

关键字：局域网；组建；探讨

近年来，计算机价格下降很快，硬件产品的更新更是一日千里，许多家庭都渐渐添置了两台，甚至两台以上的计算机。再加上网络的普及，组建家庭网络或办公室内的小型局域网络就逐渐提上了日程。简单家庭或办公室网络组建方案有以下几种：

1子选手两台电脑使用双绞线直接相连

1.1硬件准备：如果一个家庭或办公室只有两台电脑，则通常采用电缆直连方法。现在大多数都是使用双绞线来进行组网，当然，还需要以下几个设备：a)两块以太网卡，当然最好是现在主流的10／100Mbps快速以太网卡；b)一条经过跳（1－3，2－6跳线法）的五类以上双绞线，其最长有效传输距离为100米。双机直接互联的双绞线和普通的网卡连接集线器的网线不同，它需要进行错线，制作方法如下：如果左手握住水晶头，将有弹片的一面朝下，带金属片的一面朝上，线头的插孔朝向右手一侧时，可以看到连接头中的8个引脚，对其进行编号，进行错线后，一边是：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕；一边是：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。也就是说双绞线的两端，一端采用568A标准，另一端采用568B标准。

1.2操作系统设置（Window s XP）Window s XP具有强大的网络功能，每次设置后不需要重启就可以生效。①安装网卡驱动：Window s XP直接支持大多数网卡，我们所购买的网卡一般不需要安装。若是XP自己没有带有驱动，只需要将驱动盘插入机器，安装即可。②安装通信协议：从“控制面板”或其他地方进入“网络连接”，双击已经存在的“本地连接”，在跳出的窗口中单击“属性”，就可以进入网络协议管理与设置窗口，您可以通过点击“安装”、“删除”来添加或去除网络协议。建议大家安装默认的协议再加上“NWLinkIPX/SPX/NetBIOS Compatible Trans port Protocal”。③设置IP地址：在刚才的“本地连接属性”窗口中选择“Internet协议（TCP/IP）”，进入后就可以设置“IP地址”、“子网掩码”以及“网关”，WindowsXP在设置后不用重启。④设置标识：Window s XP中网络标识的设置，需要在“系统属性”的“计算机名”中进行设置，只需要单击“更改”按钮，更改后确定重启即可。

2利用路由器或交换机或集线器（选其一）当共享计算机超过3台（一般是多家庭共享），我们建议大家采取如下方案： 2.1路由器方案这种方案是指仅通过宽带路由器来实现，因为现在的宽带路由器所提供的交换端口基本上都为4口，所以最多只能直接连接4台电脑，这样这种共享方案也就只适用于4台电脑的情况。

所需设备如下：4块10／100Mbps以太网卡（宽带设备直接连接在宽带路由器的WAN端口）；含4口以上的宽带路由器5条五类以上直通双绞线，每条长度限为100米（原购买宽带设备时提供的网线为交叉的，仅适用于与电脑直连，不能用于与交换机或路由器直连）。在这种方案中，就无需单独一台电脑长期开启，当各用户需要上网时，只需打开路由器即可上网，非常方便。网络连接好后，可以在浏览器中直接输入路由器的默认IP地址和用户帐号、密码（通常为192.168.1.1，用户帐号和密码通常都为“admin”，可查看相应路由器的使用手册得知，然后在Web界面中配置路由器各协议，添加用户（可采用路由器的DHCP服务自动分配IP地址）；如果是PPPOE虚拟拨号用户，则还可配置路由器的PPPOE协议，使它能自动或手动拨号，代替计算机用户直接拨号。各种用户访问权限的配置也可以在路由器中通过Web配置界面进行详细配置，由此实现“代理型”共享功能。

2.2集线器＋路由器方案如果用户数超过4个，主要是多家庭或者小型企业共享使用，因为宽带路由器只有4个交换式LAN端口，所以先要求对部分用户用集线器集中连接起来，然后再用直通双绞线与路由器LAN端口连接。所需设备如下：

n块（相应用户数）10／100Mbps以太网卡；桌面型集线器；

含4个交换端口的宽带路由器；

n＋1条五类以上直通双绞线，其中一条用于宽带设备与路由器的连接。1条五类以上交叉双绞线，用于集线器的普通端与路由器的普通端口连接，如果是采用集线器的UPLink端口与路由器普通端口连接，则需要一条直通五类以上双绞线，而不用交叉线。同样，在这种方案中，当各用户需要上网时，只需打开路由器，接上集线器，即可轻松上网，非常方便。

2.3集线器+（路由器）+交换机方案如果用户数目更多，如网吧或者中等企业等，这时就要采用交换机了。如果认为没必要采用路由共享方式，也就没必要购买宽带路由器，此时可以采用集线器或者交换机集中连接即可，用其中一台性能最好，连接方便的计算机担当网关或者代理服务器，通过代理服务器软件（如wingate）为各用户配置具体的访问权限和互联网应用，网关型不可配置访问权限。这种方案所需设备如下：

桌面型集线器或交换机； n块10／100Mbps以太网卡；

n（用户数）＋1条五类以上直通双绞线，其中一条用于宽带设备与集线器或者交换机相连，因为购买宽带设备时所提供的网线仅适用于直接连接电脑用，不是交叉线，不能用于连接交换机或集线器的普通端口上。

当然宽带终端设备也可以通过在其中一台计算机上安装两块网卡，而直接连接在其中担当网关或者代理服务器的计算机上。

3无线家庭组网

与有线网络相比较，无线网络更灵活、更方便、更安全、适应性更强、操作也更简单，让人能够真正体会到网络无处不在的奇妙感觉！要能无线上网，首先必须要有AP。AP的全称叫做AccessPoint，也就是接入点，借助于AP，既可以实现无线与有线的连接，也可以实现无线网络的Internet共享。

无线网络的设置

第1步，在控制面板中打开“网络连接”窗口。

第2步，右键单击“无线网络连接”图标，在快捷菜单中单击“属性”，显示“无线网络连接属性”对话框。

第3步，选择“无线网络配置”选项卡，并选择“用Windows来配置我的无线网络配置”复选框，启用自动无线网络配置。

第4步，单击“高级”按钮，显示“高级”对话框。第5步，选择“仅计算机到计算机（特定）”选项，实现计算机之间的连接。若既直接连接至计算机，又保留连接至接入点的功能，可组网结构图选择“任何可用的网络（首选访问点）”选项。需要注意的是，在首选访问点无线网络中，如果有可用网络，通常会首先尝试连接到访问点无线网络。如果访问点网络不可用，则尝试连接到计算机到计算机无线网络。

第6步，依次单击“关闭”和“确定”按钮，建立计算机之间的无线连接，显示信息框，提示无线网络连接已经连接成功。

无线网卡无需设置IP地址，只需采用默认的自动获取IP地址，即可实现计算机之间的连接。若需借助于一台计算机作为代理服务器从而实现Internet连接，则只需在同时接入Internet（或者是ADSL或者是小区宽带）和无线网络的计算机中，打开网络连接窗口，然后，再该窗口左侧的“网络任务”栏中单击“设置家庭和小型办公网络”超级连接，运行“网络安全向导”，将该计算机配置为ICS主机。然后，再在其他计算机上也运行“网络安装向导”，并设置为客户端即可。

参考文献：

[1]网络基础.机械工业出版社.2002.[2]局域网的连接与维护.电子工业出版社.2002.[3]网络故障100例.机械工业出版社.2002.[4]手把手教你--局域网的组装与维护.2001.[5]校园网络技术与管理.张际平主编.东南大学出版社.2001.[6]局域网组建与管理.郝文化主编.机械工业出版社.2003.

LPS局域定位方法研究第2篇

随着社会的发展, 如何利用局域定位技术更快更准确更全面地获取位置的数据信息, 成为如今物联网领域的重要课题。RFID自动识别技术可以通过无线信号识别特定目标, 并读写有关数据。RFID技术具有非视距、非接触、成本低和定位精度高等优点。目前, 将RFID技术应用到局域定位系统, 局域定位技术在近年来受到研究人员的关注[1]。

2 RFID局域定位系统组成

在RFID定位系统中, 定位系统结构主要组成部件有:数据信息处理终端 (PC) 、标签、天线和阅读器, 如图1所示。

标签:由耦合原件和芯片组成, 即为带有天线的芯片, 每个标签具有唯一的电子编码。

阅读器:阅读器是读取或写入标签信息的设备, 通过射频收发器接收目标签的已编码射频信号, 对标签的认证识别信息进行解码。

天线:天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。

数据信息处理终端 (PC) :后台数据处理终端通过有线或者无线的方式收集阅读器读取相关数据信息, 处理终端可以通过相关程序对RFID定位系统进行配置[2], 并获取定位信息。

3 典型的定位算法

3.1 时间测距的定位算法 (TOA)

TOA算法是通过获得阅读器发射的信号到达目标再返回阅读器的时间, 然后根据时间计算距离来定位的一种方式。该算法至少需要3个参考点定位1个标签目标, 该算法要求标签和阅读器在时间上要保持同步。若已知终端i到天线的直线距离ri, 可根据几何原理确定它在以i为圆心ri为半径的圆周上, 其终端位置 (xo, yo) 与天线位置 (xi, yi) 之间满足如下关系:

由已知的终端与三个天线之间的距离, 再以三个天线所在的位置为圆心, 终端与三个天线之间的距离为半径画圆, 则可以由三个圆的交点确定出终端所在的位置。对于i=1, 2, 3, 可得到三个方程组, 即可得到终端的位置 (xo, yo) 。

3.2 基于信号接收强度的定位 (RSSI)

该算法通过读写器接收到的功率, 计算出标签的距离[3,4]。使用信号强度可以构建RFID定位系统, 无线信号接收功率和发射功率之间的关系可以用以下公式表示。式中d为发射器和接收器之间的距离, n为传播因子, 其数值由无线信号区域的传播环境决定。A的数值是无线收发节点间相距1m时接收节点所接收到的无线信号功率数值, 可得到如下关系。

3.3 基于AOA算法的定位系统

AOA算法是利用阵列天线来实现定位的, 能够检测到信号反射回来的方向, 可以得知这个信号在这条线上。当有2个基站, 2条直线交于一点, 这一个交点就是目标标签的位置。该方法的优点就是定位精度比较高, 对于AOA典型算法的定位系统[3,4], 用2对阅读器得到2个标签波达方向的倾斜角θ1和θ2, H是2个由2对阅读器组成的线段的中心之间的距离, 其关系如下。

4 RFID定位技术应用研究模型

随着RFID技术的应用领域不断扩展和商业化。基于RFID定位的应用涉及到工厂装配流水线、航空行李、医药管理、汽车防盗、物流和供应管理、图书馆管理、医疗设备、商品防伪、门禁系统、跟踪定位和电子身份识别等众多领域。下面给出了几种典型的应用领域。

4.1 医药管理系统应用

目前医药服务主要依靠人力, 为了提高医药服务水平, 减低了人工操作误操作率, 一些医药机构采用了基于RFID的定位系统[5]。目前医药服务使用该系统监控医药流向以及出库入库情况, 完善医院管理药物的管理, 提高了药品过期管理的效率。

4.2 仓储管理

对于仓储来说, 快速准确实现采购控制、提高了货品查询的准确性、改善了盘点作业的质量、减低了库存管理的成本、加快了货品出入库的速度, 从而增大库存中心的进出量是目前仓储管理的目标[6]。

4.3 煤矿生产安全系统

为了实时获取矿井人员作业情况, 防止各种安全事故发生, 在事故发生时能够快速准确地定位工人位置是目前RFID定位系统应用的主要方面。如今一些RFID定位系统已用于煤矿, 这些系统可以监控地下环境, 发生危险时能够引导工人避险。

5 结语

随着定位感知系统以及无线技术的发展, RFID局域定位技术在物联网各个领域有着广泛的应用, RFID定位技术也必将越来越多地得到人们的关注和持续的研究与投入。发挥RFID定位技术的特点, 不断提高定位精度, 终会实现更加精准和完美的定位服务。

参考文献

[1]中国射频识别 (RFID) 技术政策编委会.中国射频识别 (RFID) 技术政策白皮书[M].北京:中华人民共和国科学技术部等十五部委, 2006.

[2孙瑜.射频识别室内定位算法研究[D].成都:西南交通大学, 2005.

[3]BOUET M, SANTOS A L D.RFID tags:positioning principles and localization techniques[EB/OL]. (2008-11-27) [2012-02-12].

[4]吴浩权.基于RFID的室内无线定位技术研究[J].电声技术, 2013, 37 (3) :76-78.

[5]彭力.无线射频识别 (RFID) 技术基础[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2012.

LPS局域定位方法研究第3篇

1 定位原理

管理信息库 (MIB) 就是所有代理进程包含的、并且能够被管理进程进行查询和设置的信息的集合[1]。

MIB为网络管理中的被管资源, 网络管理中的资源都是以对象的形式表示的, 每个对象表示被管资源的某一个方面属性, 这些对象的集合形成了MIB库[2]。

管理信息结构SMI (Structure of Management Information) 是关于MIB的一套公用的结构和表示符号。被管对象以层次结构组织, 每个被管对象都对应一个唯一的标识符, 称为对象表示符 (OID) 。所有的OID集合就组成MIB, 它规定了所有的OID及相应描述。 MIB中的OID表示方法如图1 所示。

MIB是一树型结构的数据库。 MIB-Ⅱ中定义了114 种管理对象, 并分为8 个组, 分别为system组, interface组、 at组、ip组、 icmp组、 tcp组、 udp组、 egp组。 MIB-Ⅱ是在MIB-Ⅰ基础上扩展起来的, 其增加了3 个管理对象, 分别为cmot组、transmission组和snmp组。 MIB管理信息类别表如表1 所示。

在interfaces组中定义了一个表格变量if Table, 表格变量中的每个子项定义了接口的一些特征参数, 这些参数对于定位局域网内的广播风暴提供了有力的帮助, 如表2 所示。

根据if Table表中部分变量的值可以得出广播风暴的发生接口、发生时间、发生的强烈程度。

2 广播风暴的形成原理

广播是指发送数据包到同一广播域内的所有设备的一种数据传输方式, 是一种点对多点传输方式。如果局域网内有大量的广播数据包在循环传递时, 会造成网络性能的明显下降, 更严重的将会导致整个网络的瘫痪, 这种现象叫做广播风暴。

可能引起广播风暴的原因很多, 常见的有网络环路、线路短路、病毒感染、黑客攻击以及恶劣的电磁环境等。虽然广播风暴形成的原因不同, 但是广播风暴的作用机制都是一样的。如图2 所示。

如果Host A发出广播请求, 交换机S1 和S2 的端口port 1都将收到这个广播报文, 然后从所有其他同网段的端口 (如port 2) 广播出去, 这时对端交换机与之相连的端口又收到相同的广播报文, 这台交换机再从它的其他端口 (如port 1) 转发出去, 对端交换机又会收到相同的广播报文, 如此反复, 最终导致整个网络资源被耗尽, 造成网络瘫痪。

3 定位方法

利用SNMP协议读取网络设备MIB-Ⅱ中interfaces.if Table.if Entry组的对象信息。通过式 (1) 可计算出指定端口单位时间内交付给高层的非单播分组数, 也可以简单地理解为广播包的发送速率S1。通过式 (2) 可以计算出指定端口单位时间内从高层接收到的非单播分组数, 同样也可以理解为广播包的接收速率S2。

当局域网内S1或S2值远高于正常水平时, 则说明网内存在广播风暴。如果需要确定广播风暴的发生端口可以通过if Table表中的另一个变量if Descr来确定端口。该端口产生广播风暴的时间则可通过变量if Last Change来获得, 该时间只能代表网络结构中最靠近客户端的交换机上由于端口物理连接状态变更而产生的广播风暴的起始时间, 而对于由其他原因引起的广播风暴, if Last Change的变量值只能当作参考。

4 应用实例

根据上述的定位原理, 下面将通过一个简单应用场景来展示定位方法在实际工作中的应用。例如以下场景所示, 由于用户办公室内线路集束后线头的对应关系混乱, 用户误将一根网线的两头插在不同的网口上, 也就是将接入层交换机的两个端口连接到一块, 这种情况将在一个没有做广播风暴抑制策略的局域网中引起广播风暴。如图3 所示。

在广播风暴开始之后, 通过辅助工具观察并记录Switch B上各端口的广播包发送速率, 如表3 所示, 一段时间后再次查看, 如表4 所示。

经过观察发现if In NUcast Pkts.4227674 的值变化最大, 由式 (1) 计算可知, 该端口S1 的值超过20000b/s。远大于正常情况下的发送数量。同理, 观察所有端口if Out NUcast Pkts值的变化情况, 发现if Out NUcast Pkts.4227682 端口的S2值远超正常水平。经过上述观察与分析, 初步可以判断这两个端口之间存在广播风暴。通过进一步观察发现S1与S2值非常接近, 进一步怀疑这2 个端口之间形成了物理环路。如表5 所示。

检查各端口在if Descr中的对应关系可知这两个端口是特定交换机的以太网第7 和第8 口。技术人员只要找到这两口并拔掉其间互联的网线就能够排除故障。如果需要确定产生环路的时间, 以此来排查责任人则可参考if Last Change的值。

5 结语

MIB中的变量很多, 不仅单个变量有监测意义, 而且多变量联合计算往往能够反映网络中更复杂的状态, 甚至结合各设备厂家的私有MIB能够对不同厂家型号的设备做到定制化的监控。

参考文献

[1]W.Richard Stevens.TCP/IP Illustrated, Volume 1:The Protocols[M].1994.

[2]罗雅过.基于SNMP的MIB库访问实现研究[J].西安文理学院学报:自然科学版, 2010, 13 (4) :75-78.

[3]高燕.SNMP网管系统中MIB采样数据的预测[J].计算机与信息技术, 2010, Z (2) :45-50.

LPS局域定位方法研究第4篇

在无线局域网定位系统中, 无线信号传播存在以下规律:接收方测得的信号强度越强, 发送方距离接收方往往越近, 但是在基于接收信号强度的定位过程中, 各种噪声干扰成为影响室内定位精度的主要困难。而利用卡尔滤波算法, 对无线信号进行过滤和平滑处理, 能提高室内定位精度。在本文中, 在实现基于信号强度的无线局域网室内定位系统的基础上, 引入信号处理中的卡尔滤波模型, 对采样数据进行滤波处理, 消除部分噪声干扰, 提高系统的定位精度。实验结果表明, 卡尔滤波算法对信号的处理以及定位精度的有较好的优化效果。

二、卡尔滤波算法模型

2.1 滤波算法概述

卡尔曼滤波算法是通过量测结果对状态的估计结果进行不断地修正及反馈控制来得到最优状态估计的。滤波器估计过程某一时刻的状态, 然后以 (含噪声的) 测量变量的方式获得反馈。因此卡尔曼滤波器可分为两个部分:时间更新方程和测量更新方程。时间更新方程负责及时向前推算当前状态变量和误差协方差估计的值, 以便为下一个时间状态构造先验估计。测量更新方程负责反馈——也就是说, 它将先验估计和新的测量变量结合以构造改进的后验估计;时间更新方程也可视为预估方程, 测量更新方程可视为校正方程。最后的估计算法成为一种具有数值解的预估-校正算法。时间更新方程将当前状态变量作为先验估计及时地向前投射到测量更新方程, 测量更新方程校正先验估计以获得状态的后验估计, 其模型如图1所示。

2.2 算法模型描述

为了更好地描述本算法, 在这里先要引入一个离散控制过程的系统。该系统可用如下线性随机微分方程来描述:

系统的测量值:

在上述两个公式中, X (K) 是k时刻的系统状态, U (K) 是k时刻对系统的控制量。A和B是系统参数, 对于多模型系统, A和B为矩阵。Z (K) 是k时刻的测量值, H是测量系统的参数, 对于多测量系统, H为矩阵。W (K) 和V (K) 分别表示过程和测量的噪声。假设它们为相互独立, 正态分布的白色噪声, 即高斯白噪声 (White Gaussian Noise) 序列, 它们的covariance分别是Q, R (这里我们假设他们不随系统状态变化而变化) 。

假设现在的系统状态是k, 根据图1所示的系统模型, 根据系统的上一状态可预测出现在状态x (k|k-1) :

对应于X (K|K-1) 的协方差P描述如下:

根据公式2.3和2.4, 就可以计算得到现在状态的预测结果, 然后再收集现在状态的测量值。结合预测值和测量值, 可以得到现在状态 (k) 的最优化估算值X (K|K) :

其中Kg为卡尔曼增益 (Kalman Gain) :

通过公式2.5, 我们可以得到k状态下最优的估算值X (K|K) 。同理也可以得到更新k状态下X (k|k) 的协方差:

其中I为1的矩阵, 对于单模型单测量, I=1。当系统进入k+1状态时, P (K|K) 就是式子2.4的P (K-1|K-1) 。

这样, 根据算法模型, 首先得到卡尔滤波算法就可以自回归的运算下去, 得到最优的估算值。

三、卡尔滤波算法在无线局域网定位系统中的应用

3.1 定位系统模型

在无线局域网定位系统中, 基于接收信号强度的监测点定位过程中, 各种噪声干扰成为影响室内定位精度的主要困难。而卡尔滤波算法, 能对无线信号进行过滤和平滑处理, 排除各种噪声的干扰, 提高室内定位精度。

在本文中所实现的无线局域网定位系统利用实测信号, 建立信号指纹数据库, 在在线定位阶段, 将定位点上测得的信号与指纹数据库中的信号进行匹配, 得出定位数据。定位系统模型如图2所示。

3.2 定位算法

定位算法模块的作用是, 根据定位算法模型, 将在线定位阶段采集的信号与指纹数据库中的数据进行匹配, 得到定位信息。

假设系统中存在n个AP, 系统设置在每个参考点提取M次信号强度。将在坐标为 (x, y) 的参考点的第j次信号提取过程中, 第i个AP在参考点的信号强度记为:SS_i_j, 其中1

已有的研究表明, 在WLAN覆盖范围内, 众多因素的影响使得某一点处的无线信号强度并不是恒定值, 而呈现一定的波动, 在大量采样数据的前提下, 单个AP的信号强度分布在室内环境下服从“高斯分布”, 高斯分布的概率密度公式如公式所示。

在公式3.1中, x表示信号强度值, 单位为dBm。μ代表均值, σ代表均方差。

在离线训练状态, 对每个点以实测信号强度构建地图时, 测定每个参考点处各个AP信号强度的平均值e_i和方差d_i (i为各AP代号) , 连同参考点的坐标一起构建数据库。

在公式 (3.2) (3.3) 中, Si (j) 是所有来自于第i个AP的信号强度值中的第j个, 即。Si (j) =S_i_j。

在线定位时, 在定位点采集各个AP的无线信号强度S_i_j, 与无线信号强度地图中的数据进行匹配, 根据正态分布概率公式, 取μ=e_i, σ=d_i, 计算得到该定位点位置等于参考点 (坐标为 (x, y) 位置的概率p (x, y) 。

根据公式 (3.4) 得到定位点在各个参考点的概率之后, 就可以得到定位点的系统估计位置值。普通匹配方法中, 取值最大的p (x, y) , 把它对应的坐标 (x, y) 作为估计位置。即

但是以这种方法得出的定位结果都在参考点处, 而在进行实际定位时, 采集点不一定在参考点处, 由此产生了一个误差。因此, 需要对匹配算法进行改进。

本文中, 在概率值中选取K个最大值, 对p (x, y) 和 (x, y) 进行加权平均计算, 得到系统估计位置。

在公式 (3.6) 中, pi (x, y) 是K个最大值中的第i个。

基于信号强度的无线网络定位系统将定位过程分成两种状态:离线训练和在线定位。在离线训练状态采集信号、建立指纹数据库, 在在线定位状态通过实时采集的信号与指纹数据库中的数据进行匹配, 得到定位信息。

四、实验结果及小结

4.1 实验结果

本研究的实验环境环境为:一个14m*7m办公室。在办公室中布置47个参考, 每两个参考点的间距大约为1m, 每一个参考点采样240次。空间内共有6个AP。参考点以及AP的分布图如图所示。

在利用指纹数据库的室内定位方法中, 本论文选取单个AP的信号强度分布变化条件下, 没有选用滤波处理和采用卡尔滤波处理后的信号效果比较。如果信号强度分布强度分布在滤波后接近“高斯分布”, 则说明该滤波算法较原信号相比, 去除了部分噪声。

通过图3不难看书, 在相同信号强度下, 采用卡尔滤波算法后的信号比普通定位算法情况下的信号更接近于高斯分布, 有较好的除噪效果。

4.2结论

本文通过在无线局域网定位系统中采用卡尔滤波算法, 对无线信号进行过滤和平滑处理, 消去原信号中的部分噪声, 在一定程度上提高了室内定位的精度。但卡尔滤波器的性能完全取决于应用场合;常用的对噪声滤波效果的评测一般采用客观评测与主观评测并用的方法。由于在客观上, 目前尚无恰当并符合主观的评价参数, 因此还必须结合主观观察进行辅助评价。

参考文献

[1]萨师煊, 王珊.数据库系统概论.三版[M].高等教育出版社, 2000.

[2]马燕, 闰立军.用实例学ASP.NET[M].北京:电子工业出版社, 2001.

[3]Perkins C.Mobile IP[J].IEEE CommunicationMagazine, 1997, 35 (5) :84-99.

[4]金纯, 陈林星, 杨吉云.IEEE802.11无线局域网[M].电子工业出版社, 2004.

[5]基于无线局域网的机器人远程监控系统研究与实现[D].

[6]地铁乘客信息系统中无线局域网的研究与实现[D].

[7]魏洪兴, 王晓晖, 王田苗.基于信号强度的无线局域网匹配定位算法[J].计算机工程Computer Engineering, 2008, 34 (19) .

LPS局域定位方法研究第5篇

1 现有的无线局域网的定位技术

1.1 基于单元标识的定位 (Containment)

单元标识的定位技术是以蜂窝信号为载体, 寻找信号覆盖范围内的有效信号。但该方法有其自身的局限性, 例如只能从某个单独的区域内检测出信号源, 因此其精确度不够高。

1.2 以信号强度为主的局域网定位 (RSS)

通过相关资料可知, 无线网的信号具有其本身的规律, 具体来说, 在传播过程中信号接收器所检测到的信号较弱, 那么其发射设备的距离也就更远;同时, 如果传播过程中信号接收器所检测到的信号较强, 那么其发射设备的距离也就更近, 两者关系呈负相关。根据上述关系可知, 无线网信号强弱的定位, 从信号的特性可以判断出接收、发射设备之间的距离, 即基站与移动台的距离。

1.3 基于电波传播时间的定位 (TOA)

这里可以对电波传播进行数学模型定位, 假设信号从发送设备至基站的传播时间为t, 而信号电波的传输为c, 那么信号发出设备与接收设备之间的距离可作为一个圆形范围的半径。若信号接收设备为若干个, 那么就会产生若干个圆形范围。一般而言, 基于TOA的无线定位, 若出现1s的误差, 那么就会产生不到500米的误差范围, 需要基站的时间校准精确, 信号接收和发出设备之间的时间同步。

1.4 基于电波传播时间差的定位 (TDOA)

基于电波传播时间差的定位, 降低了对时间同步精准度的要求, 有别于TOA根据信号到达基站的绝对精准时间确定信号位置的方式, TDOA是通过检测信号到达两个基站的时间差进行定位。根据信号到达的时间差, 用户发出信号的地方位于以两个基站为焦点的双曲线上, 要确定用户发出信号的位置, 至少需要三个基站, 建立两个双曲线方程, 两个双曲线的交点, 即为用户发出信号位置的二维位置坐标。

1.5 基于电波入射角的定位 (AOA)

基于电波入射角的定位对设备的复杂度和精准度有较高要求, 这种定位方法适合于视距 (Line of Sight) 传播的情况。AOA是通过基站接收天线阵列, 测出用户发出信号位置发射电波的入射角, 采用精确的算法确定由角度决定的方位线的交点, 即为被测的用户发出信号的位置。

2 基于信号强度的无线局域网定位技术

2.1 室内无线局域网的定位方法

若局域网布局在室内, 那么从接入点算起, 网络距离一般不会多于100米, 因此网络传输时间较短, 电波发送、接收时间基本为零, 因此在室内网络使用过程中, 并不需要TOA定位技术。但是室内会有墙壁等对信号产生散射作用, 不利于信号的通畅传播, 接收设备所收集到的信号由于多次分散, 就使得最后的复合信号明显失真, 因此可知, AOA技术在室内无线网定位中的作用不明显。

2.2 室内无线信号模型的建立

无线局域网信号在视距传播过程中, 它的路径损耗与T-R距离成对数关系。由于室内信号传播并不像视距传播, 所以各种障碍物都会对信号造成一定程度的衰减, 其中墙壁对信号造成的衰减是最严重的。另外, 环境条件不同, 信号的衰减速度也不相同, 例如在离信号塔很近的位置, 周围障碍物较少, 信号的传播速度就会很快, 但是如果在离发射天线很远的地方, 信号的衰减速度也将相应加快。

2.3 建立经验值数据库

无线信号在室内的使用过程中, 存在一定的不确定性, 用户发射出的信号和接收设备的距离并不是确定的, 因此无法通过建立数学模型对其模拟运算。若需要通过信号计算用户精确位置, 可以借助数据库进行计算。室内无线网的安装和使用, 应该事先绘制信号图, 将室内相关点连接、统计。每个接收设备的位置、功率等要素可确定, 最终可以根据用户发射信号的时间、方向进行采集, 收录数据。

2.4 信号强度经验值与估计的融合

在室内环境下, 精准定位的最有效方法是对定位场地的强度进行大批量的数据采集, 也即构建经验值数据库。但是在实际应用中, 在每个移动用户出现的位置进行数据采集所耗费的时间及资源均较大。在这一定位方法下, 若室内环境发生变化, 例如一些简单的办公设施的移动, 之前所建立起来的数据已经被破坏, 要想精准定位的话, 就必须重新建立一个数据库。针对这一问题, 便可以引入估计值数据库中的数据来进行精准的定位。估计值数据库的采样工作量较小, 所以在实际的定位中信号强度经验值要与实际的估计进行结合考虑。

3 结束语

本文通过在信号强度基础上对无线局域网的定位技术进行研究, 发现无线局域网的定位技术主要是通过现有的无线局域网设备进行开展, 要将信号强度的内容与计量相结合, 不断完善无线局域网的定位功能。

参考文献

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