基于到达时间差与到达角估计的CSI单节点室内定位方法研究的任务书.docx

基于到达时间差与到达角估计的CSI单节点室内定位方法研究的任务书
一、课题背景
近年来，室内定位技术越来越受到广泛关注。如何准确、实时地对室内用户进行定位已成为移动互联网等领域关注的热点之一。对于智能家居、室内导航、安防监控等应用场景，精准的室内定位技术是其发展的基础。目前，室内定位技术主要有基于WiFi、蓝牙、红外、声波等方法。但是，由于室内环境的复杂性和多样性，单一的方法难以保证准确性和实时性，这也成为该领域的研究难点。
基于到达时间差（TimeofArrival,TOA）与到达角（AngleofArrival,AOA）的室内定位方法，在近年来得到了广泛关注。TOA是指信号从发射端到达接收端的时间差，而AOA则是指接收到信号的入射角度。这种方法通过收集多个信号，并且对这些信号的时间和角度进行分析，进而确定用户的位置。
然而，目前基于TOA和AOA的室内定位方法仍存在一些问题，例如信噪比（Signal-to-NoiseRatio,SNR）低、多径效应（MultipathEffect）和干扰等。因此，有必要对基于TOA与AOA的室内定位方法进行进一步的研究和探索，以提高其精度和鲁棒性。
二、研究目的
本课题旨在研究基于到达时间差与到达角估计的CSI单节点室内定位方法，该方法可以克服基于传统WiFi信号强度的室内定位方法中的多径效应等问题，提高定位精度和鲁棒性。具体研究目的如下：
1.探究基于到达时间差和到达角的室内定位技术的原理和实现方法；
2.分析基于到达时间差和到达角估计的室内定位方法的精确性、鲁棒性及可行性等；
3.设计并实现基于到达时间差和到达角估计的CSI单节点室内定位实验平台；
4.针对该室内定位平台进行实验研究，验证其定位精度、稳定性等性能指标。
三、研究内容
本课题涉及到基础理论和实践探索，主要内容如下：
1.基于到达时间差和到达角的室内定位技术研究
通过阅读相关文献，分析和总结基于到达时间差和到达角的室内定位技术的基本原理、算法和存在的问题。探讨信号处理和算法理论，从而为后续实验做好理论准备。
2.实验设计
在理解基于到达时间差和到达角的室内定位技术的基础上，对其进行了详细的研究和分析，并设计一个能够收集到多个信号的室内定位实验平台，包括硬件和软件方面的平台设计，并建立室内场景，收集实验数据。
3.数据分析
运用数据分析工具对上述实验的数据进行处理和分析，例如通过信号捕获、滤波、同步、多径影响和仿真等，对接收到的信号进行分析和处理，从而确定用户的位置。
4.实验结果验证
通过多轮实验数据和不同室内场景收集的数据，验证研究对象的实际可靠性和稳定性，比较结果与其他室内定位方法的优缺点。并衡量研究成果的实际应用价值和推广价值。
四、预期成果
本课题研究的预期成果如下：
1.建立一个基于到达时间差和到达角估计的CSI单节点室内定位实验平台，实验数据准确稳定。
2.分析和总结基于到达时间差和到达角的室内定位技术的基本原理、算法和存在的问题。
3.提出能够克服多径效应等问题的基于到达时间差和到达角估计的室内定位方法。
4.通过实验证明该定位方法的有效性，并与传统的室内定位方法进行对比分析。
五、研究时间安排
本课题的时间安排如下：
|时间节点|任务内容|
|----|----|
|第1-2个月|理论研究：研究基于到达时间差和到达角的室内定位技术的原理和实现方法|
|第3-4个月|实验设计：设计并实现基于到达时间差和到达角估计的CSI单节点室内定位实验平台|
|第5-8个月|数据采集和分析：运用数据分析工具对实验的数据进行处理和分析|
|第9-12个月|验证和总结：通过实验证明该定位方法的有效性，并总结研究结果|
六、技术路线
1.研究基于到达时间差和到达角的室内定位技术的原理和实现方法。
2.设计并实现基于到达时间差和到达角估计的CSI单节点室内定位实验平台。
3.采集实验数据，并对数据进行处理和分析。
4.验证研究结果的可靠性和有效性，并总结研究成果。
七、参考文献
[1]陈眉秀，王亚卓，石经纬.基于Wi-Fi信号的室内定位技术研究与展望[J].生物抗药性，2019，5(3)：159-168.
[2]彭桃，武瑛燕，刘明亮.基于RSSI的室内定位技术研究综述[J].计算机应用研究，2019，36(1)：1-8.
[3]张伟.基于MIMO-OFDM技术的室内定位算法研究[D].湖南大学，2016.
[4]向仕辉，孙占长，郑觉非.UE通信定位技术[C]//2018第十届战略性科技论坛.中国科学院计算技术研究所，2018.
[5]林辉，邹敏，王利.CSI技术在室内定位中的应用研究[J].现代电子技术，2019，42(4)：185-190.