1绪论
1.1课题研究背景及意义
西方谚语说，一个便利店的成功取决于三个因素：位置，位置，还是位置。在我国近代，军事指挥家总结出天时、地利、人和作为战争取胜的三个必要的条件，其中地理位置信息作为三大重要因素之一有着十分举足轻重的地位。“位置”也是现代社会所关注的信息，因此基于位置的服务为人们的生活和工作提供着极大的便利，在广阔的市场空间中也展现出极大的潜力。在无线信号定位技术中，常常将“位置”分为室外环境和室内环境两种场景。在室外环境中，无线定位技术成为人们生活中不可或缺的一部分起始于GPS的全球化应用。信号在建筑物外传输时视距传输条件要远优于在建筑物内传输的情况，GPS因信号在室外环境传输中未经过大量物体遮挡、未导致复杂的多径效应、能取得较好的定位精度被广泛应用在室外场景中。因此，基于无线信号的室内定位技术成为了广大学者所关注的研究热点。从广义上讲，位置信息不仅是一种地理信息的表示，它应该包括除地理位置之外的其他两个方面：所处地理位置的时间和所处地理位置的对象（人或物体）。利用这些“位置信息”，我们可以方便的为用户提供定制化的个性服务。例如为用户提供餐馆的特色餐品信息可以在用户接近或者到达餐馆时推送，这是地理因素。在午餐时间为用户提供富含蛋白质、维生素的主食类品，为一天的工作补充能量，在晚餐时间为用户提供水果、酸奶以及富含植物纤维等易于消化的食物，改善用户的饮食平衡，这是时间因素。当老年人用户邻近保健品店铺时，向其推销热销商品，向职业是健身教练的年轻人推荐健身讯息，向程序员推荐颈椎保养，腰间盘保养等养生信息，针对不同用户提供不同定制的服务和讯息是对象因素。
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1.2国内外研究现状
专用设备指专门为室内定位系统所部署的设备。早期室内定位的方法从使用红外信号进行定位、过渡到使用RF信号与超声波结合的方法进行定位，他们都需要在待定位区域部署专业的红外、无线电信号以及超声波信号接收装置。除只用红外和超声波以外，还有其他例如UWB、蓝牙、RFID的定位设备。专用设备的定位技术都是根据信号标尺种类来设计定位方法，例系统使用红外信号进行定位工作，系统需要在待定位对象上绑定具有唯一标识的主动红外标签，在待定位区域的天花板布置红外接收置，借助红外信号会因障碍物遮挡形成传播阻隔的特性进行定位，它可以定位标签在哪个待测区域内。BAT系统和相似，但使用的是无线电信号和超声波技术结合的方式进行定位。BAT系统由无线电信号发射装置、超声波发射装置、一个FPGA模块和一个微处理器组成。信号接收模块预先安装在房间天花板上，并通过有线网络形成信号接收阵列。在房间中，通过分析待测对象发射的无线电信号和超声波信号所到达接收机的时间差，最后计算出待测对象的位置。这套系统的优点是它的定位精度十分高，它的精度取决于无线电信号和超声波信号在空间上的分辨率。
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2室内定位技术原理
2.1基于测距的室内定位技术室内定位技术指在室内环境中定位某一对象（人或物）在室内的Ｒ体位置，由于建筑结构、建筑物设施对WIFI号的传输会造成一定的影响，因此相比索外，室内环境更加复杂，信号容易产生多径效砬从而造成接收端信号不稳定。基于无线WIFI的室内定位技术因WIFI设备极高的覆盖情况俨然成为了一种公共基础设施，所谓“每户每家都冇WIFI”由于WIFI低成本、易部署且部署范围广、泛的优点，使用WIFI信号的室内定位技术已经成为研究者们的关注热点。起初，WIFI信号主要用于短距离通信，因为其信号还能感知周围的环境变化，人们又开展了众多基于WIFI的感知的研究。无论是使用RSSI还是CSI，都可以通过分析信号在室内环境中的变化计算出周围环境的变化，从而计算对象在室内环境中的位置。
在室内定位技术中，基于信号传播特性进行距离测量是指迎过“对比”发射端信号与接收端信号之间的信号变化从而得出测得的距离，无线信号在传播过程中会因为多径效应而产生信号功率衰落，其中隐含了发射端和接收端之间的距离约束，随着信号的传输距离增大其功率也会逐渐衰减。在视距路径下，信号的传输为直线传输，接收端所接收到的信号也会呈现出线性的变化。如图所示是一般情况下节点的部署情况：
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3信道状态信息概述....................18
3.1正交频分复用调制技术....................18
3.2信道状态信息技术研究....................18
4基于CSI信号多通道组合的室内定位方法...............23
4.1问题描述................23
4.2通道融合模型................23
5基于相位差值矫正的室内定位算法....................35
5.1问题描述....................35
5.2相关定义....................35
5基于相位差值矫正的室内定位算法
5.1问题描述
上一章节对CSI信号幅度特征进行了详细的分析和实验，从CFR的信道组合、时域稳定性、空间可区分性Ｈ个方面说明了CER应用于室内定位技术的优势。但在发射端与接收端通信的过程中，CFR因为其本身存在不可预测的时变性，没有办法完全还原出真实受到环境影响的CSI信号，因此，找到最优的方法完全还原CSI信号并且提升稳定性是我们的研宄重点。文献和文献没有结合相位信息进行定位计算，幅度和相位是物理信号中两个重要的特性，如果单一使用其中一个特性而忽略了另外一个，那么系统的指纹数据库构建就会受到影响。除幅值信息外还需要充分考虑相位信息，将采集到的相位信息也进行定位计算会提升系统的定位性能，使用CSI相位信息进行指纹定位方法可能会导致相位偏移误差、强指纹噪声和较低的采样分类精度，所以对相位信息的降噪处理显得尤为重要。PinLoc对相位数据的处理中没有考虑到随机相位偏差和随机时延偏差共同作用的影响。文献对相位差值进行处理，修复相位衰减达到2/3r的相位，在定位分类计算中，使用距离矩阵来表征CSI相位与物理环境之间的关系，具有很大的误差。
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6总结与展望
6.1总结
本文对基于WIFI的室内定位技术和原理进行总结，在现冇研宄的基础上，针对CSI信号的幅度特性和相位特性，分别提出了－种通道融合的室内定位方法和使用相位差值矫正的室内定位算法。经过实际测试发现，在同一位置时刻采集不同链路的CSI幅度值会不同，但是在同一链路当中大部分幅值会有一个整体的衰变趋势，因此基CSI使用通道融合的室内定位方法将不同链路的幅度值组合起来，一方面增加了CSI幅度信息的数量，使得指纹数据更加充实有效。CSI相位的预处理可以从两个方面进行：数据包之间的误差消除和数据包内子载波的相位误差消除。对连续采样的CSI相位值进行差值处理后，可以得出采样时间段内相位的主要变化。对单个数据包内的子载波进行差值处理后，可以得出子载波相位的频率误差漂移。通过两种相位预处理的手段处理CSI信号建立指纹数据库，最后使用BP神经网络模型对降噪后的数据进行训练得出最终的位置估计。实验表明，以上两种分别针对幅度和相位的室内定位方法都取得了较好的定位精度，具有一定的实际应用价值。
参考文献（略）