无线网络定位技术与定位验证系统应用研究

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随着无线网络定位技术的不断成熟与完善,基于位置信息的服务和应用也在不断拓展和深化,这对定位系统的稳定性、可靠性和安全性提出了较高的要求。为确保定位系统的稳定性,我们需要时时监测定位系统的性能,而传统意义上的定位误差仅能在仿真中用来评价定位算法的性能,由于其依赖用户的真实位置而无法在实际环境中用来监测定位系统的稳定性。因此我们面临如何在实际应用中评价和监测定位系统的难题。本文提出了估测定位区域面积的概念,为解决上述问题提供了一种方法。与定位误差不同,很多实际应用的定位系统中在给出用户估测位置的同时可以计算出估测定位区域的面积。本文首先从理论上推导出了估测定位区域面积与定位误差的关系并通过蒙特卡罗仿真验证了理论推导的正确性,论证了估测定位区域面积可以在实际环境中被用来评定和监测定位系统性能的可行性。随后本文提出了一种基于估测定位区域面积的定位算法,并通过仿真验证了其性能较原始定位算法的优越性。   由于无线网络定位系统的开放性,例如民用GPS定位系统向全民开放,传统的加密技术不能确保位置信息的可靠性和安全性,而定位验证技术由于其利用了无线信道的物理特性可以弥补加密技术的不足。本文首先提出了一种在无线网络定位验证系统中基于马氏距离来设置判决门限的方法,该方法是用Fisher信息矩阵的逆矩阵作为方差矩阵计算估测位置的马氏距离,最大程度地模拟了定位系统中的实际情形,并对比分析了它较基于欧氏距离判决门限的优越性。随后提出了一种基于接收信号功率的攻击模型,并在此模型下从理论上推导出了定位验证系统的误警率和检测率与判决门限的函数关系式,为最优化判决门限提供了基础。之后提出了一种通过最小化判错率(误警率与漏检率的和)来最优化判决门限的方案。最后使用MLE定位算法在仿真中模拟了实际环境下的定位验证系统,仿真结果与理论分析的一致性论证了我们理论分析工作的正确性与合理性。
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