随着移动设备的广泛使用，人们对定位的精度要求和需求越来越高，但由于室内场景的遮挡物多，多径衰落显著，同时大多场景拥有面积限制，室外被广泛使用的全球定位系统或者蜂窝系统无法在室内获得满意的定位效果。因此，高精度的室内定位技术成为亟需突破的重点之一。 本课题从目前在室内广泛部署的WLAN设备出发，以快速部署，高可用性为目标，试图解决室内定位系统中存在的前期部署复杂，定位精度不高，造价成本高等问题，提升室内定位的体验，进一步推进室内定位系统的普及。本课题来源于黑龙江省自然科学基金《基于OFDM-MIMO的高精度单点室内定位理论》(编号：ZD2017013)。 本课题提出一种基于IEEE 802.11n协议的单节点室内定位方案。包括接收机相位误差消除算法，基于频带拼接的空间谱估计算法和基于剩余定理联合功率延迟分布的传输距离估计算法等创新算法。经实验测试，本研究所提出的单节点室内定位系统可以实现亚米级的实时定位精度。本课题主要成果如下： 1、为了提升系统定位精度，对信道状态信息的相位建立了概率分布误差模型，并提出了基于频谱扩展的频带拼接方案。采用多个子频道相位校正和频谱平移的方法，有效提升系统时延分辨能力。所提频谱拼接方案信号可分辨达到时延间隔为15.4ns，相比于使用单个频段方案的50ns，定位精度提升3.2倍。 2、针对信号到达角估计精度不足问题，对经典MUSIC算法进行改进，提出在多个频带跳频的方式对信道信息采样，所提空间谱定位算法基于IEEE 802.11n的双频多信道的特性，可以通过增加带宽而提升估计精度。该方法能分辨来波方向间隔为10°的多条传播路径，这是传统算法所不能实现的。 3、提出了一种基于中国剩余定理消除相位周期模糊的算法。通过功率延迟分布反映不同时延下的多径功率分布，消除剩余定理估计传输结果中因多径信号产生的估计误差，从而提高了定位精度。实验结果表明，对于使用80MHz带宽的信号，多径分辨率达到3.75m，复杂度从O(n2)降为O(n)，在保证精度的前提下缩减了时间复杂度。 在多种常见室内环境中，对所研究的单点定位系统进行了实验测试分析。实验结果显示，使用空间谱分析的定位算法在置信度为1σ时，在理想室内环境，具有遮挡的室内环境和多径分量复杂的室内环境分别可以达到0.815m，1.0m，2.15m的定位精度，平均算法耗时2s。使用剩余定理与功率延迟分布的定位算法在置信度为 时，在理想室内环境，具有遮挡的室内环境和多径分量复杂的室内环境分别可以达到0.6m，1.2m，2.1m的定位精度，平均算法耗时500ms。所研究的单点室内定位系统可以实现亚米级的定位精度，定位方案具有精度高耗时短的优点。在保证定位性能的前提下，极大的降低了硬件实现复杂度。 本项目创新性主要体现在：单节点室内定位算法降低了定位系统对定位设备数目的依赖；采用直射路径分辨算法和来波方向分辨算法避免了传统的室内指纹图定位算法带来的定位精度低和人工信息采集复杂等弊端；扩展了定位系统的应用场景，为其未来发展带来了更为广阔的想象空间，让室内定位系统在经济建设和日常生活中的应用奠定坚实的理论基础。 本项目联合前期研究成果，获得了2项省部级科技奖，并实现了成果转化，累积产值达600多万元，为国家新增利税180多万元，未来可用于大型公共场所室内定位导航、人员导流、安全监控、预警和应急救援管理。

哈尔滨工业大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。