摘要
近年来，随着移动通信技术与物联网技术的发展，对目标的精确定位在一些基于位置信息的服务中起着越来越重要的作用。卫星定位技术在上世纪取得了巨大的飞跃，2007年，联合国将美国全球定位系统（GlobalPositioningSystem,GPS）、中国北斗、俄罗斯格洛纳斯、欧盟伽利略确定为全球四大导航系统。然而，相较于室外空旷的环境，室内的环境更加复杂，实现定位所面临的挑战更加严峻，所以，对室内定位技术的研究有着非常重要的意义。 本文首先从正交频分复用传输系统原理出发，介绍了基于IEEE802.11ac协议的信道状态信息（ChannelStateInformation,CSI）获取方法。然后，本文介绍了阵列信号处理中的多重信号分类算法（MultipleSignalClassificationAlgorithm,MUSIC），并且将MUSIC算法与CSI结合起来，实现来波角度与时延估计。除此之外，本文设计了一个8单元的非均匀平面阵列，在此阵列中，阵元间距大于一个波长，由此提高了阵列的角度分辨力，并且抑制了MUSIC角度谱的伪峰。 其次，本文利用Matlab与WirelessInSite仿真平台，设计并且搭建了基于上述基本原理的室内定位系统仿真链路。其中，首先在Matlab中生成IEEE802.11ac的发送波形，在WirelessInSite中生成室内多径信道信息，将此信道信息导入Matlab中，生成接收波形。随后，对此接收波形进行信道估计以及解包，得到无线信道的CSI，结合MUSIC算法，对来波角度以及空中飞行时延进行估计。最后，结合两个接入点（AccessPoint,AP）的角度信息或者单个AP的角度与时延信息，在三维空间中对目标进行定位。 最后，采用通用软件无线电外设（UniversalSoftwareRadioPeripheral,USRP），结合Matlab搭建了室内定位实验平台。在会议室，格子间以及大厅三个场景下进行了对比实验，同时也将非均匀阵列替换成半波长均匀阵列，对定位性能进行了对比，也对不同带宽下的定位性能进行了实验对比。实验结果表明，定位的误差中值均在一米以内，实现了较高精度的室内定位。
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