重庆邮电大学毕设论文-基于无线局域网的室内定位与预测

1、审定成绩:重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目： 基于无线局域网的室内定位与预测学院 名称：通信与信息工程学院学生姓名：专业：通信工程班级：学号：指导教师：答辩组负责人：填表时间：年月重庆邮电大学教务处制重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘要近年来，基于无线局域网（WLAN ）的无线网络已经覆盖到大部分的公共场所。 移动运营商在机场、酒店、商务楼宇等室内区域的网络布置也越来越完整，基于 WLAN的增值业务呼之欲出。基于接收信号强度的WLAN定位是根据接收信号强度 随距离变化而变化的规律进行定位，它不需要添加额外的硬件设备来进行精确的时间 同步和角度测量，能充分利用现有的无线网设施，将定位

2、系统的应用范围扩大到楼群 和室内，降低成本。论文主要介绍在复杂室内环境中路由器发射无线信号强度的预测与分析。为了更好地使室内环境中的信号强度达到一个合理的覆盖， 通过提前采样实际环境中某点的 信号强度，代入对数距离路径损耗模型进行运算，可以计算出其它位置的信号强度。 根据计算得出的结果，可以预测其他位置的接收信号强度的大小， 从而来达到更好的 路由布局。论文用软件MATLAB中界面设计与图像处理，结合无线信道传输方面的知识， 设计出一个用户操作界面。用户通过该操作界面，可以预测出不同位置处距离各个 AP点的接受信号强度。【关键词】无线定位 WLAN 无线信道 自由空间传播模型 室内空间传播损耗

3、 对数路距离路径损耗模型重庆邮电大学本科毕业设计（论文）ABSTRACTIn recent years, the wireless network (WLAN) based on wireless local area network has covered most of the public places. Mobile operators has increasingly completed the network arrangement in indoor areas,like airports, hotels, commercial buildings.The value-added

4、 services based on WLAN is getting ready for the society. WLAN positioning received signal strength is based on the received signal strength varying with distance and the variation of location-based, it does not needadditional hardware to carry out precise time synchronization and angle measurement,

5、 can make full use of the existing wireless network facilities.It will expand the range of applications of positioning systems to buildings and indoor,and reduce costs.The paper describes how to analysis and predict wireless routers transmitting signal strength in complex indoor environment. In orde

6、r to make the indoor environment signal strength reaching a reasonablecoverage,we can sample the signal strength of the actual environment of a point in advance.By putting the sample values into a logarithmic distance path loss model calculating, we can calculate the signal strength of the other loc

7、ations. According to the calculated results,we can predict the received signal strength of other locations, achieve the better routing layout.The paper designa user interface by the software interface and image processingin MATLAB, combining with the knowledge ofwireless channel transferring. Throug

8、h the user interface, you can predict the acceptable signal strength at different positions from a variety of AP points.Key words】 Wireless LocationWLAN Radio channel Free space propagation model Interior space propagation loss Lognormal model shadow重庆邮电大学本科毕业设计（论文）目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookm

9、ark8 o Current Document 第一章室内无线定位概述6 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一节室内无线定位技术6 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 一、无线定位的概述 6 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 二、室内无线定位技术的分类 6 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第二节室内定位系统7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 一

10、、室内定位系统的基本原理 7 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 二、室内定位系统的定位方法 8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第三节 WLAN定位技术 9 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 一、WLAN定位技术的简介 9 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 二、WLAN的工作原理 9 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 三、WLAN 的网络结构 1

11、0 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 四、WLAN室内传播的影响因素 11 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第四节本章小结12 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 第二章无线传输系统的传输原理及衰减模型 13 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 第一节无线信道的简介13 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 第二节 自由空间传播模型 13 HYPERLI

12、NK l bookmark54 o Current Document 第三节室内空间传播14 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 一、室内空间传播损耗14二、对数距离路径损耗模型 14 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 第四节本章小结16 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document 第三章 MATLAB基础知识及 GUI的设计17第一节MATLAB的简介17 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 一、MATLAB

13、软件特点17 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document 二、MATLAB 软件优势 17第二节MTLAB GUI设计18一、MATLAB GUI 编程概述18 HYPERLINK l bookmark81 o Current Document 二、GUI基本概念18 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 第三节本章小结21 HYPERLINK l bookmark91 o Current Document 第四章RSS预测平台设计22 HYPERLINK l bookmark93 o Current Doc

14、ument 第一节 GUI界面的初步建立 22重庆邮电大学本科毕业设计（论文） TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 一、创建GUI界面22 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 二、GUI中的回调函数 24 HYPERLINK l bookmark109 o Current Document 三、运行效果图27第二节MATLAB下的RSS预测函数28 HYPERLINK l bookmark111 o Current Document 一、算法实际应用原理 28 HYPER

15、LINK l bookmark113 o Current Document 二、MATLAB算法函数29 HYPERLINK l bookmark115 o Current Document 第三节实际环境采样与测量30 HYPERLINK l bookmark117 o Current Document 一、实际点采样30 HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 二、RSS 预测31 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 第四节本章小结33 HYPERLINK l bookmark123 o Cur

16、rent Document 结论34 HYPERLINK l bookmark125 o Current Document 致谢36 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 参考文献36 HYPERLINK l bookmark129 o Current Document 附录37 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 一、英文原文：38 HYPERLINK l bookmark133 o Current Document 二、英文翻译：38 HYPERLINK l bookmark135 o Cur

17、rent Document 三、源程序：38重庆邮电大学本科毕业设计(论文)、儿 、,刖百无线网络利用无线技术在空中传输数据、 话音和视频信号。它作为传统布线网络 的一种替代方案或延伸。它把个人从办公桌边解放了出来，使人们可以随时随地获取 信息，提高了人们的办公效率，丰富了人们的生活。20世纪末，室内无线局域网标准正式制定并投入使用，校园、办公大楼和家庭 中已经广泛存在基于IEEE802.n协议的无线局域网 WLAN。由于PDA(Personal Digital Assistant)、PC(Personal Computer殍移动设备也都内置有无线网卡，这些都大大促进 了 WLAN的室内定位技

18、术的发展。由于无线网络具有有线网络不具有的优势，因此无线网络研究已经成为研究的热点，国内外已经对无线网络研究出现了很多成果，不过，目前无线网络领域的研究才刚刚处于起步阶段，很多领域技术都还不成熟。但毋庸置疑，无线网络在未来一定有 广阔的发展前景。研究无线网络，那么就必须研究无线网络中的信号强度。 信号强度 的大小、覆盖的范围都代表无线网络的好坏。因此对信号强度在复杂室内环境中的预 测分析可以更好的设置无线网络，从而实现无线网络的更高利用率。重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第一章室内无线定位概述第一节室内无线定位技术一、无线定位的概述无线定位是指利用无线电波信号确定移动设备在某一参考坐标系统中的

19、位置。位置信息包括移动设备的有关坐标，通常是指的在地理坐标系下移动设备所处位置的经 度、纬度和高度信息。、室内无线定位技术的分类无线定位可以分为室外无线定位和室内无线定位两类。 室外无线定位主要有GPS 全球定位系统，它己在全球范围内广泛使用，此外还有蜂窝无线定位技术。室内无线 定位主要有红外线、超声波、蓝牙和无线局域网（WLAN ）等定位技术。下面具体分 析这些室内无线定位技术的优缺点情况。.红外线室内定位技术其原理是红外线IR （Infrared Radiation）标识发射红外射线，安装在室内的光学 传感器进行接收，从而实现定位功能。红外线可以提供较高的室内定位精度，但是不能穿过障碍物，

20、限制了射线只能视距传播。直线视距传播和传播距离短，此两大缺点 使其室内整体定位性能变差。.超声波技术主要采用反射形式的测距方法，利用三边定位等算法确定物体的位置。发射设备 发射超声波，并接收由被测物体产生的反射回波，根据回波与发射波之间的时间差计 算出待测距离。利用该项技术进行定位，可以得到整体精度较高的定位服务，并且结 构简单。但是超声波在很大程度上会受到多径效应和非视距传播影响，同时需要大量的底层硬件设施做支撑，带来了较高的成本代价。.蓝牙技术该项技术利用信号强度进行定位。用户要想获得自身位置信息，需要在室内安装 一定数目的蓝牙局域网接入点做硬件支持， 并按照基于多用户的网络连接模式进行网

21、 络配置，然后确保蓝牙设备是该范围内的主设备。 这是一种短距离、低功耗的无线定 位技术，最大的优点是设备体积小，因此可以很方便地集成在 PC、PDA以及手机中，重庆邮电大学本科毕业设计（论文）具有便捷的推广普及性。理论上，如果用户持有集成蓝牙功能的移动终端设备，并启 动蓝牙功能，则定位系统就能够提供位置服务。 该项技术主要的不足是需要利用的蓝 牙器件和设备比较昂贵，而且在复杂的空间环境内，容易受到噪声信号干扰，导致系 统的稳定性稍差。.无线局域网技术（WLAN ）基于IEEE802. 11协议的无线局域网以其高速通信、部署方便的特点，己广泛 分布在校园，办公大楼内。人们对随时随地保持连接的无线

22、服务的需求与日俱增，使得越来越多的企业考虑应用或己经部署了无线局域网。基于接收信号强度的WLAN定位是根据接收信号强度随距离变化而变化的规律 来进行定位，它不需要添加额外的硬件设备来进行精确的时间同步和角度测量，能充分利用现有的无线网络基础设施，因而极大地降低了系统的部署成本。在基于接收信号强度的WLAN定位过程中，由于室内建筑布局复杂，信号传播 中会受到门窗、天花板等的阻挡，引起无线电信号的反射、折射、衍射等现象。无线 局域网的主协议IEEE802. 11协议工作在2. 4GHz的公共频段上，这使得信号在传 播过程中会受到其它使用该频段的设备的干扰。另外，室内人员较多，人体也是干扰 无线信号

23、的因素之一。因此，各种噪声干扰已经成为影响室内定位精度的主要障碍。与前面讨论的室内定位技术相比，基于 WLAN的室内定位技术不需要添加额外 的硬件设备，能充分利用现有的无线网络基础设施， 极大的降低了成本，因而成为目 前室内定位技术的研究热点。第二节室内定位系统一、室内定位系统的基本原理在室内定位系统中根据位置是否已知，可以分为位置己知的参考点和位置未知的 目标点。室内定位系统首先感知对方，检测并计算信号到达时间（ TOA）、信号到达 角度（AOA）或者接收信号强度（RSS）,作为度量指标汇总到定位服务程序；定位 服务程序再通过某种定位算法计算得到用户的位置坐标（ x, y, z）并在定位终端

24、上 显小。其基本原理图如图1. 2. 1所小。重庆邮电大学本科毕业设计(论文)图1.2.1室内定位系统原理图二、室内定位系统的定位方法在室内定位系统中，设备间距离或角度的测量方法主要有：信号到达时间(Time Of Arrival , TOA)、信号到达时间差(Time Difference Of Arrival , TDOA)、信号到 达角度(Angle Of Arrival , AOA)和接收信号强度(Received Signal Strength RSS )。TOA技术通过测量移动台发出的定位信号到达多个基站的传播时间来确定移动台的位置。TDOA技术通过测量移动台发出的定位信号到达多个

25、基站的传播时间差来确定移动台的位 置，降低了时间同步要求。AOA技术基站通过阵列天线测出接收信号从移动设备到两个以上基站的传输路径的电波 入射角获得位置信息的。RSS技术信号强度法(RSS)通过计算信号的传播损耗，使用理论或者经验模型来将传播 损耗转化为距离。在自由空间中，距发射机d处的天线接收到的信号强度可由下式给 出：Pr(d) = pt * gt* g九2/(4兀)2公式(1.2.1)其中Pt是发射机功率，gt是发射天线增益，g,代表接收天线增益，九是信号波 长，d是发射与接收设备之间的距离，pr是接收机接收到的信号功率。由上式可知，在自由空间中，接收功率随收发设备间距离的平方衰减。然而

26、，上 述公式只是理想模型，实际应用中要复杂的多。例如在复杂的室内环境中，反射、多 径传播、天线增益等都会使相同的距离产生不同的传播损耗。基于接收信号强度(RSS)的无线局域网定位是根据接收信号强度随距离变化而重庆邮电大学本科毕业设计(论文)变化的规律进行定位，与TOA、TDOA和AOA无线局域网定位技术相比，它不需要 添加额外的硬件设备来进行精确的时间同步和角度测量， 能充分利用现有的无线网络 基础设施，从而大大降低了成本，因而成为室内定位技术的研究热点。 本论文的研究 方法也主要是通过RSS来实现的。第三节WLAN定位技术一、WLAN定位技术的简介无线局域网络，是一种利用射频(Radio F

27、requency, RF)技术进行据传输的系统， 该技术的出现绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足， 以达到网络延伸之目的，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，实现无网线、无距离限制的通畅网络。目前 WLAN 所包含的协议标准有：IEEE802. 11b协议、IEEE802. 11a协议、 IEEE802.11g协议、IEEE802.11E 协议、IEEE802.11i 协议、无线应用协议(WAP)?WLAN 的IEEE802.11a标准使用 5 GHz频段，支持的最大速度为 54M ,而 IEEE802.11b和IEEE802.11g标准使用 2.4 GH

28、z频段，分别支持最大 11M 和54M 的速度？工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用 频段，是公开的，工作于5.15 8.825GHz频带需要执照的？二、WLAN的工作原理WLAN的物理组成结构由站(Station,STA)、无线传输介质(Wireless Transmission Medium,WM)、无线接入点AP和分布式系统(Distribution System, DS)等几部分组成。WLAN由无线网卡、接入控制器设备(Access Controller, AC)、无线接入点(Access Point, AP)、计算机和有关设备组成。下面以最广泛使用的

29、无线网卡为例说明 WLAN 的工作原理。一个无线网卡主要包括网卡单元(NIC)、扩频通信机和天线三个组成功能块。网卡单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接。扩频通信机 与物理层建立了对应关系，实现无线电信号的接收与发射。当计算机要接收信息时，扩频通信机通过网络天线接收信息，并对该信息进行处 理，判断是否要发给NIC,如果是，则将信息帧发送给 NIC,否则丢弃。如果扩频通 信机发现接收到的信息有错，则通过天线发送给对方一个出错信息， 通知发送端重新重庆邮电大学本科毕业设计（论文）发送此信息帧。当计算机要发送信息时，主机先将待发送的信息传送给NIC,由NIC首先监测信道是否空闲，若

30、空闲立即发送，否则暂不发送，并继续监测。三、WLAN的网络结构IEEE802.11b协议无线局域网的带宽最高可达11M,比两年前刚批准的 IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。另外，也可根据实际情况 采用5.5M、2 M和1 M带宽，实际的工作速度在5M/s左右，与普通规格有线局域网 几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。IEEE 802.11b使用的是开放的2.4GHz频段，不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充， 也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。IEEE802.11b协议无线局域网由于其便利性和可伸缩

31、性，特别适用于小型办公环 境和家庭网络。在室内环境中，针对不同的实际情况可以有不同的典型解决方案下面我们就以IEEE802.11b协议的WLAN网络结构做一个简单的举例。 WLAN 使用的端口访问技术IEEE 802.11b标准支持两种网络结构： 1.中心结构化网络结构所有工作站都直接与AP无线连接，由AP承担无线通信的管理及与有线网络连 接的工作，是理想的低功耗工作方式。可以通过放置多个AP来扩展无线覆盖范围，并允许便携机在不同AP之间漫游，如图1.3.1所示。目前实际应用的 WLAN建网方 案中，一般采用这种结构，同时考虑到安全因素，AP必须和交换机各端口进行两层隔离。交换机采用IEEE

32、802.1Q标准的VLAN （虚拟局域网）方式。VLAN对接入交 换机每一端口的AP都必须分配一个网内唯一的 VLAN ID 。路由猾图1.3.1有中心结构的WLAN网络拓扑图-10 -重庆邮电大学本科毕业设计(论文)2.无中心对等网络结构(Peer to peer)允许各台计算机在无线网络所覆盖的范围内移动并自动建立点到点的连接。它要求网络中任意两个站点均可直接通信，且站点之间的关系是对等的。如图1.3.2所示。图1.3.2无中心结构WLAN网络拓扑图四、WLAN室内传播的影响因素信道是信源和信宿之间信息传递的通路，它是通过传输媒体或传输介质来实现 的。信道类型主要有有线信道和无线信道两种。

33、无线信道是一种非常复杂的信道，其特性与特定的场所密切相关。WLAN室内环境中无线电波传播过程中的影响因素为：由于室内复杂环境结构对信号的反射、折射和散射等的影响，发射信号通过多径传输到达接收机，使得信号波动剧烈。无线局域网应用的主流标准 IEEE802.11b和IEEE802.11a者B工作在2.4GHz频 段。2.4GHz频段是无需许可证就可使用的频段，这加速了这个频段的广泛使用 ，也带 来了一些问题。蓝牙设备、微波炉和另外的一些设备都工作在这个频段，所以这些都 是一些干扰源。因为水和2.4GHz频率是共振频率，而人的身体70%的成分是水，故人体能够 吸收这个频段的射频信号。由于室内环境的空

34、气变化、温度变化和人的走动等原因，使得信号强度随时会 发生变化。因为室内多径效应、噪声、人和环境的变化对传播信号有严重的影响。 且在实际 中也很难用设备测量出信号的吸收影响。因为仅通过测量值很难区分信号到底有没有 穿过障碍物或者收到的信号是不是经过反射的信号。因此，无线局域网信号呈现出不-11 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）规则的模式第四节本章小结本章第一节介绍了室内无线定位技术的分类。 第二节讲述了室内定位系统的基本 原理和定位方法。第三节从三方面详细的分析了无线局域网技术（ WLAN ）;首先以 无线网卡为例介绍了 WLAN的工作原理；然后分别介绍了 WLAN的两种网络结构， 即中心结

35、构化网络结构和无中心对等网络结构；最后阐述了影响WLAN室内传播的四个影响因素。本章作为论文开始的第一章，综合分析了WLAN定位技术面临的种种困难，提出了本论文关于预测接收信号强度时所采用的定位方法RSS。-12 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第二章无线传输系统的传输原理及衰减模型第一节无线信道的简介无线信道的特征表现为频带宽度，即带宽。无线信道的带宽表征了无线信道传输 的信息量。信号从发射端经过无线信道到达接收端， 功率会发生衰减，主要表现为：平均路 径损耗、大尺度衰落、小尺度衰落。平均路径损耗信号在宏小区环境中传播时，必然会发生反射。由反射定理知，信号的部分能量 在反射时被反射体吸收（

36、如地面、树木等），从而导致了平均路径损耗。大尺度衰落发射机和接收机之间的长距离传输过程中产生的衰落（几百几千米），主要是由 于建筑物、高山等的阻挡造成的，因此也叫作阴影衰落。小尺度衰落信号在短距离或短时间（秒级）内产生的衰落。也可表述为接收机在小范围移动 时，而接收信号强度发生了急剧变化。 这主要是因为同一信号延一个路径或者多个路 径传播时，以微小的时间到达接收机的信号互相干扰产生的。由于传播的路径是随机的，因此最终合成为噪声。这种衰减也称为瑞丽衰减。由于小尺度衰落导致信号的幅度快速衰落， 以致大尺度衰落可忽略不计，而本毕 业设计测试的某点信号强度就是采用的大尺度衰落。第二节自由空间传播模型自

37、由空间无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间。自由空间的传播损耗无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散为减少。 这种减少 称为自由空间的传播损耗。自由空间损耗描述了电磁波在空气中传播时候的能量损 耗，电磁波在穿透任何介质的时候都会有损耗。自由空间损耗公式-13 -重庆邮电大学本科毕业设计(论文)L=20lg (F) +20lg (D) +32.4公式(2.2.1)F为工作频率频率(MHz) ; D为传播距离(Km);由上式可以看出在距离一 定的情况下，发射天线的工作频率越高，自由空间传播的损耗越大。然而此种结论是 错误的，因为自由空间的能量损耗是能量扩散损耗， 与频率无关

38、。上式中自由空间损 耗之所以与频率有关是为了简化计算，因为接收天线的增益是与频率有关的。影响自由空间传播的两个因素一个是传播距离D导致的路径衰减，另外一个是由于多径效应引起的相位差 f0 而在自由空间中引起多径效应的主要原因是信号传播过程中会产生反射、 绕射和散射 现象。影响实际空间传播的因素影响实际空间传播的因素则比自由空间的多很多，主要有两方面原因：首先，实际空间的传播环境十分复杂，传播机理多种多样，几乎包括了电波传播的所有过程。 其次，由于用户台的移动性，传播参数随时变化，引起接收场强的快速波动。第三节室内空间传播一、室内空间传播损耗今天很多应用都着眼于室内环境 (居民小区和办公大楼)。

39、室内环境中的传播损 耗预测很复杂，主要问题是要有特定场景的模拟工具。预测室内环境传播损耗的最常用方法是经验公式法。经验公式法是基于某一特定 环境下的实际测量结果。在特定环境中，当发射机和接收机置于不同的距离， 测量其 功率损耗，通过收集大量的数据导出功率损耗曲线及其函数。室内传播经验公式显示，室内环境中的功率衰落同距离的3或4次方成反比。这 是因为不同路径到达接收天线的电磁波对主信号产生了严重干扰， 导致了多径效应的 产生。二、对数距离路径损耗模型1.路径损耗指数实测表明，在发射功率、天线参数、高度和电波频率等给定的情况下，平均损耗 路径瓦(d)随传播距离d的变化规律为：PL(d)s (d/d

40、0)n 对于 d d0公式(2.3.1)d0为靠近发射端的参考点距发射端的距离，该参考点的路径损耗一般可以通过 实测获得。公式中的上划线表示给定 d的所有可能的路径损耗值的整体平均。n为路 径损耗指数，具体取值依赖于传播环境。化表示“正比例于”，它表明平均路径损耗-14 -重庆邮电大学本科毕业设计(论文)正比于路径损耗指数。不同环境下的路径损耗指数n:表1.1不同环境下的路径损耗指数环境路径损耗指数n自由空间2市区蜂窝无线传输2.7 到 3.5有阴影衰落的市区蜂窝无线传输3到5建筑物内的视距传播1.6 至U 1.8建筑物阻挡4到6工厂阻挡2到32,平均大尺度路径损耗PL(dB) = PL(d0

41、) +10nlog(d /d0)公式(2.3.2) 瓦(dB)为给定距离d处的平均大尺度路径损耗。do为参考点距发射端的距离。一般情况下，do室内为1m,室外为100m或1km。 本论文中d0=1m。3.室内路径损耗公式PL(dB) = PL(d0)+10nlong(d/d0)+ 厘仃公式(2.3.3)PL (dB)为给定距离d处的接收信号强度。PL(d。)为d。处的接收信号强度，一般情况下，该值都是已知的。7。为0均值的高斯随机分布变量，其标准差为d单位为dB。本论文就是采用的此公式来计算出某点位置处的接收信号强度。如果知道n和仿就可以利用此公式计算出给定距离 d点的PL(dB)。举例说明：

42、已知路径损耗PL(d0)=0dB,此时距离d为100m,然后我们用实测工具 wifiscanner 可以测出距离AP为500m、1000m、3000m三个位置的接收信号强度 RSS。测试结 果如下表：表2.1不同距离下的接收信号强度距离接收信号强度100m0dB500m-5dB1000m-11dB3000m-16dB知道测量值后，根据给定具体d处的路径损耗公式，可以计算出不同距离处的路-15 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）径损耗值以及 6和n0然后使用上表计算出的结果可以预估出相同距离范围内的接收 功率。本论文就是用的此方法预测出指定点处的信号强度。第四节本章小结本章主要介绍了无线传输系统

43、的传输原理和衰减模型。 第一节介绍了信号在传播 过程中发生的三种衰减；第二节阐述了自由空间传播模型的一些特征和信号在实际空 间传播的一些影响因素；第三节分析了信号在室内环境中传播产生的损耗，提出了论文计算接收信号强度所采用的模型-对数距离路径损耗模型，设置了该模型在应用时一些变量的具体值，即d0=1m。-16 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第三章MATLAB基础知识及GUI的设计第一节MATLA的简介MATLAB是Mathworks公司推出的一款高性能数值计算和可视化软件，它主要 包括数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，也可以应用于系统建模和仿 真、科学和工程绘图及应用程序开发等

44、方面。MATLAB基于著名的线性代数软件包 LINPAK和特征值计算软件包 EISPACK的程序而创立的。所以，它是一款通用性极 高、并且附带多种工具的运算操作平台。MATLAB主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号 检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，所以MATLAB 解决问题要比C, FORTRAN等语言简捷得多，并且 MATLAB也吸收了像Maple软 件的优点，使 MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN , C+, JAVA的支持，可以直接调用。用户也可以将自己编写的实用程序 导入到MATLAB函

45、数库中方便自己以后调用。因此，使用C, C+, FORTRAN语言很熟悉的人同样可以应用到 MATLAB中，上手比较快而简单。一、MATLAB软件特点高效的数值及符号计算能力。功能丰富的应用工具箱，为用户提供了大量使用的工具。友好的用户操作界面，及图形化处理能力。灵活自然的语言，善于新手学习和掌握。二、MATLAB软件优势.编程环境MATLAB是多种应用工具的集合体，而且这些应用工具大多是图形用户界面。随着MATLAB的不断发展更新，MATLAB界面做的越来越精致好看了，人机互动性 更强，操作也更加简单。而且 MATLAB提供了强大的查询系统和帮助系统，为广大 用户朋友们带来了极大的方便。 M

46、ATLAB的编程环境和C+的编程环境很相似，环 境简单，而且不用进行编译，通过强大的调试系统可以很好地检查出错误。.简单易用-17 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）MATALB是一种高级的矩阵语言。MATALB可以在命令窗口输入命令，然后同 步显示出结果；也可以通过 M文件先编好程序，然后再调用运行。 MATALB是基于 C+为基础而出现的一种语言，所以对计算机专业及熟悉 C的人更易上手，MATALB 对数学公式的运用也更加简单明了。又因为 MATALB的可移植性和拓展性极好，因 此它被深入的运用到科学计算和工程应用当中。.图形处理MATALB 一直以来就可以将数据可视化。也对图形进行标注和

47、打印。数据可视 化包括绘制二维图形、绘制三维图形以及一些特殊图形，也可以对二三维图形进行着 色处理、颜色改变处理、透明度、灰度、亮度等处理。.程序接口新版本的MATALB可以通过直的编译器实现程序自动转换为 C/C+程序代码， 可以实现C/C+与MATALB交互使用。另外，MATLAB网页服务程序还可以在 Web 应用中使用自己的MATLAB数学表达式和图形程序。MATALB还有一个较大的扩展 程序，即功能强大的函数工具箱可供用户直接使用，而不用去详细写相应的程序，为用户节省了大量的工作。第二节MTLAB GUI设计一、MATLAB GUI 编程概述图形用户界面（GUI）是由菜单、控件、窗口、

48、文字说明、光标等对象组成的一 个可视化界面。用户可以通过鼠标来控制按键的执行，然后来执行按键后所对应的回 调函数，从而实现想要的功能。二、GUI基本概念用户可以用GUI制作一个反复使用且操作简单的工具。一个好的 GUI为用户提 供了一个友好的可视化界面，界面上可以添加一些控件，比如按钮、选项框、列表框、 坐标系、编辑框、菜单等。用户可以通过界面上的控件了解此界面要实现的功能，从 而可以提前预见其操作功能。.GUI层次结构实现GUI的用户界面主要是做好两个工作。一个是用户界面的布局，另一个是 编好组件后面相应的程序-18 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）首先打开 MATALB中的GUIDE新建

49、一个GUI , GUIDE就是一个组件的集合体， 用户可以通过鼠标来布置自己想要的控件， 双击控件可以设置控件的属性，从而达到 美化组件的效果。然后当用户通过新建一个 GUIDE,电脑将自动生成一个M文件和 FIG文件，通过鼠标新建一些组件，电脑将会在 M文件里面新建一个关于这个组件 回调函数的一个函数框架，这样大大的减少了用户的工作量。新建GUIDE生成的两个文件：FIG文件。该文件包括了 GUI的图形窗口和所有对象的完全描述以及所有对 象的属性值。M文件。该文件主要包括用户图形窗口的所有组件的回调函数以及GUIDE图形窗口的函数框架。MATALB中GUI设计实际上就是对句柄图形的应用。只要

50、对句柄图形很好了解 了，就能熟练的掌握GUI的设计。句柄图形是MATALB中底层的函数图形名称，通过这些函数可以生成图形，它 而且提供了对图形的属性控制。换句话说，MATALB中每一个可视化部分都是一个对象，而每一个对象都由唯一一个句柄与之对应，通过对句柄的操作我们可以对这个对象进行操作，如修改属性、回调函数等。.创建GUI首先打开MATALB界面，然后点击菜单栏中的 GUIDE图标创建GUI界面。如图 3.1.1图3.1.1创建GUI界面-19 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）创建一个GUI框架后，在添加组件之前，应该对 GUI进行组态。通过组件布件 编辑器TOOLS菜单的GUI OPTI

51、ON来打开GUIDE应用程序选项对话框。在该对话 框下，用户可以选择是否需要为 GUI生成M文件以及其他选项，如图3.1.2图3.1.2 GUI选项接下来用户可以在界面进行控件布局了，可以再GUI界面布置自己需要的控件，布局完成以后要保存，然后就会保存在相应的 FIG文件中。最后就需要用户自己通过 M文件来对相应的控件编写回调函数了，从而实现相 应的功能，主要有以下几个步骤：了解M文件。用户需要了解M文件生成的意义。合理管控GUI数据。由于每一个控件都由唯一的句柄组成，因此管理好这些 句柄数据，可以方便用户很好的对每一个控件进行操作。GUI窗口的良好布局。良好的外观布局可以给试用者良好的第一印

52、象。回调函数编程应用。用 GUI对象中的控件的回调函数有一些控件的属性。可 以通过编程来控制控件的属性。交叉平台的兼容性。MATALB中提供了良好的方法来保证 GUI在不同的平台 上良好的使用。.利用编程创建GUI对GUI设计经验者说，他们设计的步骤与初学者设计的方法有点不太相同，经 验者大多省略了其中一些简单的步骤，但由于 MATALB提供的的编程能力有限，不 能与一些可视化编程语言相比，主要是因为 MATALB中某些编程语言对图形处理的 能力不那么准确，因此非常需要对 GUI的编程流程有个清晰的认识。MATALB中GUI界面程序是基于消息驱动的，其主要的运行流程为：-20 -重庆邮电大学本

53、科毕业设计（论文）初始化。即初始化图形界面，这一过程是通过函数Open巾g实现的。创建GUI中，还存在隐含*.fig的CreatFcn函数。无法实现输入参数，要用输入参数来设置界 面一些元素特征，必须自己进行初始化函数的编写。创建句柄。创建了句柄可以用于编写回调函数时区分对象，这一过程是通过函数guihandles和guidata来实现的。所以只有建立了句柄，才能有效的进行编程，因 为MATALB就是利用句柄对图形进行编程的。建立消息。等待用户通过鼠标进行操作，从而发生一个事件，产生回应。结束。出结果。第三节本章小结本章主要介绍了 MATLAB的基础知识和 GUI的设计步骤。第一节分析了 MA

54、TLAB的软件特点和软件优势，MATLAB是一款简单易用的数字计算和可视化软 件，它将数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体。第二节主要介绍了 MATLAB GUI的特点和创建步骤。总的来说，要创建一个好的GUI界面，用户必须明确要创建的控件特点和不同控件对应的回调函数。-21 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）第四章RSS预测平台设计第一节GUI界面的初步建立一、创建GUI界面在MATLAB的菜单栏新建一个GUI,然后选择新建一个空白GUI界面，如图4.1.1图4.1.1创建GUI创建一个空白的GUI界面，这个界面左侧一系列菜单就是相应的控件，我们可以通过鼠标选择我们需要的控件。如图

55、4.1.2-22 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）图4.1.2创建空的GUI界面在空白的GUI界面内添加一个大的坐标系 Axesl, 4个Push Button按钮，17 个Static Text和5个Edit Text。建立GUI界面后，就会在相应的工作环境中形成一个 *.fig文件。本毕业设计添加的控件如图 4.1.3图4.1.3在空的GUI界面上添加控件添加完需要的控件后，我们可以双击上图界面的相应的对象来修改对象的相应 属性，例如可以修改控件的 Tag String、Font Size等属性，以及按钮的背景颜色,-23 -重庆邮电大学本科毕业设计（论文）字体大小等。属性界面图如图 4

56、.1.4 （以下红色小框标记为需要改动的地方）图4.1.4修改控件属性二、GUI中的回调函数MALAB的GUI中，当创建一个GUI后，工作文件夹中就会自动的生成一个*.m 文件，而这个文件就是 GUI界面控件的回调函数文件，里面存有每一个控件对象的 回调函数，用户可以选中一个控件，然后单击鼠标右键，编写该控件的回调函数或则 查看该控件的回调函数。用户用鼠标右键单击控件，这时会弹出选项菜单，选中其中的view callback,然后选择callback来创建控件的回调函数。1.坐标系axesl 的回调函数-24 -重庆邮电大学本科毕业设计(论文)set(gca,xlim,0 1401);set(

57、gca,ylim,0 745);set(gca,xtick,0:140:1401,ytick,0:75:745);代码的第一二句就是设置横纵坐标的上下限，第三句是设置该坐标系的x轴y轴最小刻度。坐标系设置的1401x745,对应于公司环境图片的像素大小(1401X745)。2.载入图片的回调函数filename,pathname=.uigetfile(*.png;*jpeg;*.bmp;*.gif;*.jpg,load);str=pathname filename;上述代码是获取不同格式图片的图片名称和路径，然后将获取的名称和路径赋给变量str,这个str用于后面读取变量str,代码如下：in

58、,map=imread(str);imshow(in);上面函数imread是用来读入图片名称和路径的，imshow是用来显示图片的函数 的，上述代码就是该控件主要功能代码。plot(m1,n1,o,MarkerFaceColor,k);该句代码主要是在图中(m1,n1)位置画一个实心，该实心用来表示途中AP的位置，所以其它4个AP也是用该句相似的代码。text(m1+10,n1,AP1,color,k,fontsize,20);该句是在(m1+10,n1)位置添加文本标注AP1,并且设置其颜色为黑色，字体大小设 置为20,其余四句也是利用与该句相似的代码。.检测点的回调函数该控件的功能主要是

59、点击该按钮后，会在GUI界面出现一个测试点的十字性的光标，然后单击鼠标左键便可以确定该点的坐标，然后通过相关代码将坐标显示在 GUI界面上。具体代码如下：x,y=ginput(1);m=46.827*x/1401;-25 -重庆邮电大学本科毕业设计(论文)n=24.95*y/745;p=num2str(m);q=num2str(n);set(handles.kj1,string,m);set(handles.kj2,string,n);函数ginput就是捕捉GUI界面坐标的函数，(x,y)就是返回的坐标；num2str是将 得到的数值型的x, y转换为字符型，然后通过set函数来将字符型的p

60、, q显示在旬 柄Tag为kj1和kj2的动态文本框Edit Text中，从而达到显示该坐标的功能。.计算的回调函数global m;global n;A=getpot_rssi(m,n);set(handles.ps1,string,A(:,:,1);set(handles.ps2,string,A(:,:,2);set(handles.ps3,string,A(:,:,3);set(handles.ps4,string,A(:,:,4);set(handles.ps5,string,A(:,:,5);第一二句是把 检测点中回调函数得到的全局变量坐标m, n再次申明为全局变量，因为在MATL