802.11无线局域网定位系统的设计与验证

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IEEE802.11无线网络因组网灵活和移动方便等特点,自其问世以来便得到广泛的部署和应用,并逐渐呈现出替代有线网络的趋势。802.11无线网络中,用户使用可移动的计算设备便可随时随地接入局域网进行相互通信。由于无线网络中接入节点的移动性和灵活性特点,网络管理者需要能够实时掌握管理节点的位置,以满足日益增长的对目标定位、目标跟踪和搜索救援等功能的需求。因此,针对无线局域网节点的定位技术渐渐成为一个研究的热门问题。但是在室内或者空间封闭的环境下接收到的卫星信号并不理想,因此GPS并不适合于室内定位,所以基于无线网络的定位技术已经成为一个热门的研究课题。本文针对无线网络定位技术进行了研究分析,研究了质心定位算法和信号传播路径损耗模型,提出了基于权值修正的质心定位算法,并在OPNET Modeler网络仿真软件中对该算法进行了模拟与性能分析,并通过在自行研制的局域网无线定位系统中实现该算法,验证了算法性能的有效性。同时,作为定位功能的后续拓展研究,针对如何预测跟踪节点运动轨迹的问题,提出了基于权值优化的粒子滤波跟踪算法,并在Matlab软件中进行了算法模拟仿真,本文的主要研究成果如下:(1)针对室内无线环境传输功率小,覆盖距离近,环境变动大的特点,导致的由质心算法所计算得到的未知节点坐标误差较大,为了提高定位精度,减小定位误差,提出了基于权值修正的质心定位算法,经过模拟仿真,与传统的质心算法相比在节点的通讯范围内,算法的定位精度提高约20%。(2)针对无线网络中对未知节点的运动轨迹方向的跟踪问题,在计算获得未知节点的初始位置信息的基础上,综合粒子滤波和数据关联技术,提出了基于权值优化的粒子滤波跟踪算法,在仿真环境中实现该算法,可跟踪未知节点方位的运动轨迹情况。(3)设计了无线局域网定位系统,并实现了定位系统中的位置定位模块和位置跟踪模块,其中位置定位模块实现了在校园无线局域网中对探测到的未知节点的位置定位功能,位置跟踪模块则实现了对未知节点运动轨迹方向的跟踪,并验证了这两个模块功能的正确性。
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