开题报告--WLAN网络电子指纹定位算法仿真研究.doc

附表1四川师范大学毕业设计任务书学生姓名高礼群学号2006074013指导教师刘莉学院名称物理与电子工程学院专业名称通信工程设计题目WLAN网络电子指纹定位算法仿真研究题目来源实习实践（ ）教师科研（ ）教师拟定（）其它（ ）一、基本任务与要求基本任务介绍WLAN无线网络中指纹定位算法的基本知识，在此基础上主要对数据相关方法的定位性能进行仿真和性能分析，验证其定位功能，并总结出最适用效率最好的定位算法。 要求1、 简要介绍有关无线网络定位技术的基本概念、基础知识；2、 对目前应用于无线局域网（WLAN）中笔记本电脑等移动设备定位的数据相关方法（DCM）、神经网络方法、支持向量机方法等主要电子指纹定位算法的原理和实施方法进行分析比较；3、 采用Mat lab建立室内仿真环境，对数据相关方法的定位性能进行仿真和分析。 二、工作内容及时间安排1选题：2009 年 12 月 30 日前2开题报告：2010 年 3 月 25 日前3收集资料及实施研究：2010 年 4 月 6 日前4完成初稿：2010 年 4 月 25 日前5完成修改稿：2010 年 5 月 7 日前6完成定稿：2010 年 5 月 12 日前7答辩：2010 年 5 月 20 日前三、需要提供有关材料1四川师范大学毕业设计任务书；2四川师范大学毕业设计开题报告；3. 四川师范大学毕业设计实施过程记录表；4. 四川师范大学毕业设计严格按照四川师范大学毕业设计工作手册要求撰写；5. 四川师范大学毕业设计评审表（指导教师用）；6. 四川师范大学毕业设计评审表（评阅人用）；7. 四川师范大学毕业设计答辩记录表。附表2四川师范大学毕业设计 姓名高礼群学号2006074013专业通信工程题目WLAN网络电子指纹定位算法仿真研究1、选题背景（含国内外相关研究综述及评价）与意义。背景与意义无线通信技术的成熟和发展，带动了新兴无线业务的出现，越来越多的应用都需要自动定位服务。全球定位系统GPS是运用比较成功的定位系统，它不仅无线定位技术产生了质的飞跃，而且它的定位精度得到大幅度提高，精度可达10米以内。但是由于它的功率频率太低所以它并不适用于室内技术。另一方面，随着基于802.11b/g协议的无线局域网（WLAN）的迅速发展，在学校、办公大楼及家庭中人们的笔记本、PDA等移动设备也都配置了无线网卡可以方便的接入网络。基于信号强弱的室内定位与传统的最强基站法定位、基于信号到达的时间（TOA）、信号达到的角度（AOA）和信号到达的时间差（TDOA）定位相比，它不需要改变硬件设备来进行时间同步和角度测量，仅利用现有的无线资源就可以实现定位，降低成本，所以它也成为国内外通信行业研究的热点。基于信号强弱的室内定位的方法主要包括传播模型法和指纹识别法。传播模型法是利用信号传播的衰减变化规律将信号强度转化成信号传播的距离，更具已知的访问点（AP）和三角测量原理计算出位置。虽然传播模型法相对简单，效率也高，但是它的精确度却远远比不上指纹识别法。所谓的指纹识别法包括离线勘测和在线定位联合阶段。离线勘测是在一定的范围内设立若干个采样点，这些采样点就形成一个网络，最后将各个采样点的信息和采样到的信号强度保存到数据库里。在在线定位时就将采集到的信号强弱和保存在数据库里的指纹进行对比从而确定位置。近些年来，国内外提出了很多关于指纹识别的定位算法，每一种算法都有各自的特点。数据相关方法（DCM）、神经网络方法、支持向量机方法是主要电子指纹定位算法。对于精度比较高的算法，对于实现和仿真都有一定的难度。根据具体业务的需要，定位的条件和要求会有所不同，因此，要针对具体的应用设计和采用适合的定位算法。从这方面来说数据相关方法更为人们所喜好，针对这一点本课题对典型的数据相关方法：最近邻法(Nearest Neighbor, NN)、K最近邻(k-Nearest Neighbor，KNN)算法、加权K近邻(Weighted k-Nearest Neighbor，WKNN)算法的研究将更有助于加深对于数据相关方法的理解和提高解决实际问题的能力。国内外技术发展现状移动位置服务（LBS）最初来源在上个世纪90年代中期，即1996年，美国联邦电信委员会(Federal Communications Commission，FCC)颁布E-911安全条款，要求所有在美国销售手机的制造商与运营商，在2005年底前必须提供用户具有定位功能的手机和通信服务，而后欧洲、日本等国也做出了相应的规定，政府的强制性要求和市场的驱动，使得移动定位的研究工作在全球取得了重大的进展，其应用范围正在渗透到各行各业乃至人们的日常生活之中，利用移动定位信息，运营商可以向用户提供各种移动数据增值业务，包括：紧急救援、车辆调度、汽车导航、物流、智能交通和位置环境信息查询等。目前，室内定位技术成为各大高校、研究机构和企业的研究热点。国内只有中国科技大学、电子科技大学、北京邮电大学、复旦大学、西南交通大学等高等院校和华为、中兴等大公司有部分科研人员从事室内定位这方面的研究。哈尔滨工业大学汤丽等提出的基于K近邻算法的WLAN室内定位技术研究证明了采用LF定位技术则可以有效地克服AOA和TOA受非视距以及多径效应都比较严重，RSS对信道传输模型的依赖性非常强，多径效应、墙壁的遮挡以及环境条件的变化都会使其精度严重恶化等缺点。中华为提供的in fox-LBS位置业务是由移动通信网提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动台的位置信息(如经纬度坐标数据)，提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务。近几年，关于局域网的室内定位指纹算法，各国家对它的研究都进行的如火如荼，比如Place Engine为日本开发的一款利用无线网络进行室内定位的技术，利用实际地点周围的无线局域网作为定位辅助工具，在一般的商场或者大楼内都可以进行精确的定位。尤其在数据相关方法方向已经得到很多骄人的成绩，他们对于自己研究出的成果还提出专利保护，现有的美国专利US6370547 详细介绍了相关数据库定位技术原理、多径算法及其技术实现，该专利申请日是1999.4.21，于2002.4.9授权公告，专利权人是UNION OIL CO (US)。同时数据相关方法还受到相关研究和应用机构的青睐，例如芬兰的VTT技术研究中心是北欧最大的优选法试验组织，近年来该中心对相关数据库定位技术作了较多研究，内容包含相关数据库定位技术在GSM、UMTS网中的应用研究，利用相关数据库定位技术进行定位紧急纠错等。 虽然有上面所说的好成果，但是对于不同的定位算法都有其各自的优缺点，所以各个高校和研究机构都还在不断地努力研究中，他们不断地对各种匹配方法进行仿真和对比，新的改进 DMC算法又如雨后春笋不断出现。 2、选题研究的方法与主要内容。研究方法采用Mat lab建立室内仿真环境，在室内设置虚拟访问点，利用Mat lab对信号的收集的能力通过NN,KNN,WKNN三种数据相关方法收集访问点的信号并建立指纹数据库，最后再利用Mat lab对信号的处理和显示能力对仿真定位性能并进行分析比较。研究主要内容采用Mat lab建立室内仿真环境，对NN,KNN,WKNN三种数据相关方法进行仿真，最后根据仿真的结果对它们的定位准确度、精度、区域划分、算法复杂度、健壮性和系统扩展性等进行分析比较，选择最优的定位方法。4、 研究条件和可能存在的问题。研究条件Mat lab仿真软件现在可以包含丰富的预编程的函数库，可用来产生、分析、处理和显示信号，并且代码简单，现在在工程界得到广泛应用。可能存在的问题 Mat lab仿真室内环境的建立和通信模型的仿真。5、 拟解决的主要问题和预期的结果。主要问题 Mat lab仿真室内环境的建立和利用最近邻点插值法(Nearest Neighbor, NN)、K最近邻(k-Nearest Neighbor，KNN)算法、加权K近邻(Weighted k-Nearest Neighbor，WKNN)三种数据相关方法对通信模型进行匹配仿真研究。预期结果对NN,KNN,WKNN三种数据相关方法进行通信仿真并收集数据，对它们的定位准确度、精度、区域划分、算法复杂度、健壮性和系统扩展性等进行分析比较，选择出最优的定位方法。5.指导教师意见。指导教师签名： 20 年 月 日6、教学单位意见。教学单位负责人签名（公章）：20 年 月 日附表3四川师范大学毕业设计实施过程记录表姓名学号专业题目开题阶段进展情况记录：在指导老师的讲解下大概明白课题主要研究的内容，也明白研究数据相关的指纹定位法要以无线网络定位作为基础。首先在自己通过网络收集关于WLAN网络电子指纹定位算法的很多相关知识、课题的背景及国内外研究情况，然后认真阅读现有的书籍、论文和相关资料，了解无线定位的概念和相关知识，并在此基础上理解WLAN的网络数据相关方法（DCM）、神经网络方法、支持向量机方法等主要电子指纹定位算法，撰写开题报告，并由老师指导修改。指导教师意见：指导教师签名：资料收集和课题研究阶段进展情况记录：理解数据相关方法（DCM）、神经网络方法、支持向量机方法等主要电子指纹定位算法的原理和实施方法；对指纹定位算法数据相关方法中的最近邻算法(Nearest Neighbor, NN)、K最近邻(k-Nearest Neighbor，KNN)算法、加权K近邻(Weighted k-Nearest Neighbor，WKNN)算法进行重点理解。在对三种算法做深入理解的基础上运用Mat lab建立典型室内仿真环境，对数据相关方法中的NN，KNN，WKNN算法定位性能进行仿真和性能分析。虚拟环境的建立对我来说也是一个难题，这个只有复习Mat lab通信仿真相关知识才能办到。指导教师意见：指导教师签名：撰写初稿阶段进展情况记录：在通过有关参考书籍和老师的指导下，初步进一步完善了仿真的程序设计，并在多种情况下对该程序进行了仔细地测试，目前该应用软件已经到达了预期的效果，完成对数据相关方法中的NN，KNN，WKNN算法定位性能的仿真和分析，并通过仿真结果的分析找到最高效的匹配方法。主体仿真已经完成的同时规划了论文的总体结构和大致内容，并准备好所需的相关资料开始撰写。在撰写论文的过程中进一步理解数据相关方法（DCM）、神经网络方法、支持向量机方法等主要电子指纹定位算法的原理，以弥补自己之前对实施方法等理解的不足。指导教师意见：指导教师签名：修改完善和定稿阶段进展情况记录：根据本科毕业论文的格式要求，严格地按照论文标准格式对自己的论文进行了仔细的修改。同时按照指导老师的要求对总体结构作了更合理的布局，对论文具体内容进行了修改，比如调整文章内容和结构的划分、对图表进行简要说明、删减部分冗余或不恰当的内容、增加附件等等。在对整个课题的理解和不断深入、对仿真程序的不断完善和指导老师的多次与多项建议下，对论文进行的修改，使其逻辑性加强，内容更加充实，叙述也更加严谨。指导教师意见：指导教师签名：附表4四川师范大学毕业设计评审表（指导教师用）姓名高礼群学号2006074013题目WLAN网络电子指纹定位算法仿真研究评价项目具体要求权重ABCDE调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。0.1研究方案的设计能力设计的整体思路清晰，结构完整、研究方案完整有序。0.2分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量及工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；试验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；设计（论文）结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破或独特见解。0.1评定成绩（优、良、中、及格、不及格）指导教师意见：指导教师签名：20 年 月 日说明：在“A、B、C、D、E”对应的栏目下划“”附表5四川师范大学毕业设计评审表（评阅人用）姓名高礼群学号2006074013专业通信工程题目WLAN网络电子指纹定位算法仿真研究评价项目ABCDE选题质量01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求02题目难易度03题目工作量04题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度毕业设计质量05综合运用知识的能力（论文、设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）06应用文献资料的能力07实验或设计能力08计算能力或数据运算与处理能力等09外文应用能力10计算机应用能力11对实验结果的分析能力或综合分析能力、技术经济分析能力12插图或图纸质量13论文或设计说明书撰写水平14论文或设计的实用性与科学性15论文或设计规范化程度16创见性（只分“有”或“无”）有（ ） 无（ ）评定成绩（优、良、中、及格、不及格）