基于WIFI室内定位的消防救援系统关键技术的研究

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为减少火灾中的人员伤亡,如何提高消防救援效率一直都是一个重要课题,而室内定位近年来的发展也越来越迅速,本文主要进行了在消防救援中基于WIFI的室内定位的研究。本文的核心内容包括两个部分:一是对基于传播模型的定位算法的改进、校正以及实验;一是对基于位置指纹匹配模型的定位算法的改进以及实验。基于传播模型的定位算法的改进工作包括三点:一是各种模型的对比及本次研究模型的选取,通过对多种模型的讨论,我们最终选取了目前应用最为广泛的Keenan-Motley模型作为定位中的测距模型;二是对如何减小坐标估计算法的误差进行了研究,针对如何避免计算过程中把误差较大程度的放大的情况进行了讨论,得出了相对来说误差较小的改进的三边测量法和极大似然估计法;三是针对消防救援中接入点(AP,Access Point)缺失的特殊可能,提出了针对每个AP的可信系数的概念,讨论了AP数量非常少的情况下,应当对不同AP引入不同的可信系数从而提高定位精度的情况。而基于位置指纹匹配的定位算法的改进工作主要包括两点:一是训练阶段对采集到的数据的处理,包括针对粗大误差选用的拉依达准则以及针对随机误差选用的卡尔曼滤波,使得我们存入数据库中的信号强度信息更为准确;二是提出了在训练点采集位置信息时引入不同训练点对于不同AP的可信系数,将其与信号强度等信息一同存入数据库以便在线定位阶段作为参考来提高定位精度的想法。实验结果表明,在AP信息足够时,改进后的算法与原算法相比并无太大差别,但是在AP数量较少时,改进后的算法拥有更好的定位精度,这也证明了在定位过程在引入可信系数的方法在AP信息较少的定位问题研究中具有重大意义。在AP仅剩1-2个的情况下,两种定位机制都各有缺陷,事实上在这种极端情况下要实现定位确实有一定难度,为此,本文也给出了增设类似消防应急灯的消防应急AP的建议。
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