随着新一代信息技术与制造业的深度融合,位置服务对解决生产过程中数字化、网络化所面临的问题至关重要。室内定位作为位置服务的基础技术,与工业生产过程的结合是实现生产智能化的关键。然而,传统室内定位系统在应用于动态多变和非结构化的复杂工业环境中时,定位性能下降严重,在架构设计、位置估计、数据传输、信息处理等诸多方面面临严峻挑战。目前,面向复杂工业环境的室内定位系统,尚未形成完备的技术体系,亟需开展深入研究。因此,本文从工业场景出发,针对系统架构、模型、网络和数据处理等关键问题展开研究,提出并构建了满足复杂工业环境定位需求的室内定位系统。主要成果和创新点如下:1.室内定位系统的初始设计未充分考虑不同类型的工业场景,其在复杂工业环境的定位性能下降严重,同时面临着系统资源与定位需求之间供需不平衡且难以协调的问题。因此,本文依托智慧协同网络架构,提出了面向复杂工业环境的室内定位系统架构;通过构建服务支持机制、资源适配机制和认证感知机制,实现定位服务与系统资源的灵活适配,保障了差异化的定位需求对系统性能的苛刻要求,为工业环境中室内定位系统的优化奠定基础;基于提出的系统架构,在实际场景中搭建原型系统,后续研究内容将在该系统中部署和验证。2.工业环境存在严重的金属遮挡、电磁辐射、灰尘及其他工业设备干扰等因素,受此影响,时钟同步难度增加,定位信号传播时间的测量误差增大、定位精确度降低。为此,本文提出了一种面向复杂工业环境的异步时钟定位模型,通过减小数据测量误差,提高定位精确性。从参数测量和位置估计的角度分析了工业环境对基于到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位模型精确性的影响,并设计异步时钟感知模型及TDOA测量算法,降低时钟同步对参数测量的影响;在此基础上,考虑节点位置误差因素,提出基于异步时钟的位置估计算法,提高定位模型的计算精确度。通过实验表明,本文提出的定位模型能够满足不同定位对测量精确度的差异化需求,提高定位的精确性。3.在工业生产过程中,设备的频繁移动严重影响了无线节点的链路切换和数据传输,导致网络冲突剧烈、定位成功率降低。为此,本文提出面向多区域移动定位的资源适配策略,通过实现节点在不同区域间的高效链路切换,提升定位可靠性。分析了构建工业室内定位系统网络时考虑的可靠性等因素,将空间结构复杂的定位场景划分为多个区域,建立面向多区域移动定位的网络模型;提出基于信号强度的定位区域感知算法,使工业设备能够快速感知自身所在定位区域;通过设计用于定位的时隙组件,提出资源适配策略,提升定位数据传输的可靠性。仿真和测试表明,本文提出的网络模型和资源适配策略能够有效地提高设备在复杂工业场景中定位的成功率,并提升扩大区域后定位的可靠性。4.工业过程中的定位信息通常与具体的使用场景和服务有着密切联系,面对复杂工业环境等因素导致的定位数据采集不完整问题,现有的室内定位系统未能充分利用定位信息,很难获得稳定的位置坐标。因此,本文提出面向异常定位信息的数据处理模型,通过挖掘工业场景和工业服务等信息特征,实现对定位数据集的补全,进而改善定位稳定性。首先,提出设备状态感知模型,建立基于状态特征和注意力机制的TDOA预测模型,提高数据预测准确性;然后,根据数据测量结果和预测结果,设计基于模糊综合评价的位置估计算法,提升位置估计的连续性;最后,将上述模型部署于实际系统中并进行测试验证。结果表明,本文提出的数据处理模型能有效地预测定位数据集中的异常TDOA,改善定位的稳定性。通过上述对面向复杂工业环境的室内系统的研究与优化,本文为工业环境下室内定位系统及关键技术的探索提供了一种可行的方案。