基于WiFi信号强度特征的室内定位系统设计

徐潇潇，谢林柏，彭 力

(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)

1 概述

随着移动互联网的高速发展，人们对位置信息感知的需求日益增多，GPS可以较好地满足在室外环境的定位需求，但在相对封闭或者复杂的环境中，GPS定位通常不能获得很好效果甚至无法定位［1］。所以，需要设计一个室内定位系统，以满足人们在室内环境下对位置信息的需求。

根据无线信号传播的距离与传播时间、角度、和信号强度的关系建立不同模型，有基于信号达到角度(Angle of Arrival，AOA)模型、基于信号到达时间(Time of Arrival，TOA)模型、基于信号到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)模型、无线信号传播衰减模型等［2］，根据这些方法建立终端位置与模型相关变量的数据关系，通过检测的AOA，TOA，TDOA或接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator，RSSI)信息计算用户位置［3］。但是由于室内建筑的遮挡会造成比较严重的多径干涉以及反射等现象［4］，信号到达角与RSSI值等信息不能精确地描述两点之间的位置关系［5］。

针对以上问题，本文系统在位置指纹算法的基础上对无线接入点(Access Point，AP)进行过滤，减少无关AP对定位精度的影响，并结合改进的K最近邻(K-Nearest Neighbor，KNN)匹配算法，计算出待定位置的位置信息。

2 室内定位算法

由于室内复杂的环境以及家具、门窗以及人员走动等因素的存在，利用传统路径损耗模型无法精确描述距离与信号强度之间的关系，路径损耗模型如下:

其中，d0表示参考距离，一般取1 m;P(d0)表示在d0处的信号强度值;X∂为一个高斯随机变量，均值和标准差分别为0和∂;n表示路径损耗系数;d表示待测距离;P(d)表示距离d处的信号强度值。……