毕业论文-基于CSI的室内定位系统设计

1、 武汉理工大学毕业设计（论文）基于CSI的室内定位系统设计学院（系）： 信息工程学院 专业班级： 通信1005班 学生姓名： 指导教师： 本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名：专业班级：通信1005班指导教师：工作单位：武汉理工大学设计(论文)题目: 基于CSI的室内定位系统设计设计(论文)题目简介（300字以内）:由于能够为基于定位的服务提供相应的位置数据，室内定位在近几年受到了极大的关注。而基于WIFI的室内定位方案由于基础设备（路由等）的广泛使用以及相应环境的开放，使其成为现在吸引力较大的方案之一。在现有的通过估计距离然后实现定位的方案中，RSSI由于时间上的不稳定，同时容易受空间变化的影响，使其相应方案中的距离估计存在着不可忽略的误差。想要直接在原始数据的基础上解决这几个问题来提高定位的精度，这到目前为止还是一个很困难的问题。而在我们的设计中，将使用一种新的稳定、高精度的度量方式来估计距离，这就是CSI(channel state information)。我们将使用支持802.11n协议的无线网卡来收集CSI信息，然后再通过一定的方式在距离和CSI之间建立模型关系最后实现更加

2、精确的室内定位。设计（论文）主要内容：1. 对利用CSI信息进行室内定位领域文献查阅与进展报告2. 利用CSI信息进行室内定位的无线通信理论分析3. 对于室内环境变化，CSI值中特征量的提取算法研究与实现4. 对于定位中采用的分类算法设计与实现5. 采集CSI信息的系统的调试与应用要求完成的主要任务:1、 查阅不少于15篇的相关资料，其中英文文献不少于2篇。2、 完成开题报告。3、 完成利用CSI信息对于室内目标一定精度的定位。4、 完成不低于5000汉字（20000英文印刷符）与选题相关的文献翻译工作。5、 在设计中完成不少于3张12#图纸的描述。6、 完成毕业设计周志。7、 撰写不少于15000字的毕业论文并完成答辨的相关工作。进度安排:第1-4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需使用的研究方法和算法。确定方案，完成开题报告。第5-8周：在确定相关的方案之后，完成相应硬件/软件系统的搭建。第9-12周：在完成的系统的基础上，按照既定的方案进行实验操作并收集相应的数据用于分析。第13-14周：完成并修改毕业论文。第15-16周: 准备论文答辩。必读参考资料：1 Wu, K

3、aishun, et al. Fila: Fine-grained indoor localization.INFOCOM, 2012 Proceedings IEEE. IEEE, 2012.2 Xiao, Jiang, et al. FIFS: Fine-Grained Indoor Fingerprinting System.Computer Communications and Networks (ICCCN), 2012 21st International Conference on. IEEE, 2012.3 Wu, Kaishun, et al. CSI-Based Indoor Localization. (2012): 1-1.4 Tse, David.Fundamentals of wireless communication. Ed. Pramod Viswanath. Cambridge university press, 2005.5 樊昌信, 曹丽娜. 通信原理M. 国防工业出版社, 2006.指导教师签名： 系主任签名：院长签名（章）武汉理工大学本科生毕

4、业设计（论文）开题报告1. 目的及意义（含国内外的研究现状分析）室内定位时目前国内外都比较热门的一个话题，但是现在的理论和实施方案都还尚不能令人满意。特别是对于采用的方法分歧较大。在奠基性的工作中有M.Youssef、A.Agrawala等人基于RSS和一般三角定位法的Horus系统，以及P.Bahl和V.N. Padmanabhan同样是基于RSS与三角定位法的Radar系统。这几个系统在特定环境下的定位精度（约1m）其实都已经能够满足商业用途的需要，但是它们在复杂环境中的性能、以及对于动态环境的适应能力和整个系统的实时性都还不能达到要求。最主要的是基于RSS的定位系统本身在理论上就是有一定的缺陷的，这也限制了它的发展前景。近年随着802.11n中对于OFDM和CSI的重视，我们已经有比较成熟的工具（由Daniel Halperin提出）能够提取WIFI通信中的CSI帧，并能够成功的提取其中OFDM 30个子信道中的信道矩阵。由于CSI没有类似RSS中原理上的缺陷因此能够更好的反应实际的信道状况，因此目前对于基于CSI的室内定位的研究比较热门。在移动终端（智能手机等）普及的现代，如果

5、我们能够在特定环境中获取持有终端者（或是不持有终端的特定目标）的精确位置那么在这个基础上我们可以做很多有意义的工作出来。如广告商可以对停留在指定广告牌前的人投放特定的信息，博物馆可以对关注某一件展品的参观者的移动终端中投放具体的介绍信息等等。总而言之，室内定位对于医疗卫生、家庭安全、大型商场广告投放等很多方面都有重大的意义。而我的研究工作是实现一个最基础的基于CSI的室内定位系统，并达到一定的精度。在这个过程中我需要更加深入的学习无线通信、802.11n协议等理论知识，同时还需要深入学习聚类算法、神经网络算法、Linux等许多实用的技术，相信这对于我来说是一个非常好的丰富自己的机会。2. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施这个基于CSI的室内定位系统我们将从搭建CSI_tool（数据提取工具）、数据节点、数据处理和算法实现、整个系统的实现四个部分展开工作。首先CSI_tool因为这个工具并不是一个交互较好的软件，因此还需要在Linux下面进行一段时间的调试才能正常工作。其次是数据节点，数据节点我们直接利用TP-Link TL-WR845n型的路由器，然后加上自己设计制

6、作的移动电源模块来组成，这样我们在实验的时候可以较方便的改变节点的位置，同时也可以减少人或是其他障碍物对信道的影响。对于节点的控制部分并不需要特定的程序，只需要一些Linux的基本命令行或是执行脚本就可以完成，因此这块的工作量不会太大。再次是数据处理和算法实现，数据处理部分主要是利用Halperin设计的工具箱中定义的一些代码来完成。而这块最难的部分就在于算法实现了，对于聚类算法，神经网络和其他的分类器之前在学习中并没有接触过，因此需要从头学习然后调试完成，难度较大，工作量也较大。最后是整体系统的完成，完成上面的基本系统之后我们还需要设计实验场景然后实施实验，因为实验中需要对很多干扰量进行控制，因此实验场景的设计也存在一定的困难。总之，我们的工作将依次从上面几个方面开展。下图为我们的整体系统流程图。整理系统流程图3. 进度安排第14周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需使用的研究方法和算法。确定方案，完成开题报告。第58周：在确定相关的方案之后，完成相应硬件/软件系统的搭建。第912周：在完成的系统的基础上，按照既定的方案进行实验操作并收集相应的数据用于分析。第1314周：完

7、成并修改毕业论文。第15-16周: 准备论文答辩。4. 阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）1 Wu, Kaishun, et al. Fila: Fine-grained indoor localization.INFOCOM, 2012 Proceedings IEEE. IEEE, 2012.2 Xiao, Jiang, et al. FIFS: Fine-Grained Indoor Fingerprinting System.Computer Communications and Networks (ICCCN),2012 21st International Conference on. IEEE, 2012.3 Wu, Kaishun, et al. CSI-Based Indoor Localization. (2012): 1-1.4 Yang Z, Zhou Z, Liu Y. From RSSI to CSI: Indoor localization via channel responseJ. ACM Computing Surveys (

8、CSUR), 2013, 46(2): 25.5 Kumar S, Cifuentes D, Gollakota S, et al. Bringing cross-layer MIMO to todays wireless LANsC/Proceedings of the ACM SIGCOMM 2013 conference on SIGCOMM. ACM, 2013: 387-398.6 Zhou Z, Yang Z, Wu C, et al. Towards omnidirectional passive human detectionC/INFOCOM, 2013 Proceedings IEEE. IEEE, 2013: 3057-3065.7 Lee S, Kim C K. D-Fi: A diversity-aware Wi-Fi using an OFDM-based Bloom filterC/Network Protocols (ICNP), 2012 20th IEEE International Conference on. IEEE, 2012: 1-10.8

9、 Wu K, Xiao J, Yi Y, et al. CSI-Based Indoor LocalizationJ. Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on, 2013, 24(7): 1300-1309.9 Sen S, Choudhury R R, Nelakuditi S. SpinLoc: Spin once to know your locationC/Proceedings of the Twelfth Workshop on Mobile Computing Systems & Applications. ACM, 2012: 12.10 Crepaldi R, Lee J, Etkin R, et al. CSI-SF: Estimating wireless channel state using csi sampling & fusionC/INFOCOM, 2012 Proceedings IEEE. IEEE, 2012: 154-162.11 Sen S, Choudhury R R, Radunovic B, et al. Precise indoor localization using PHY layer informationC/Proceedings of the 10th ACM Worksho

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