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随着智能移动终端和通信技术的发展,定位与导航事业受到人们越来越多的关注。全球卫星导航系统(GNSS)作为室外定位的主要选择,为人们日常生活提供了巨大的便利,但是在卫星信号被遮挡的室内环境下,卫星导航系统则失去了作用。近年来,人们的生活方式越来越丰富,生活空间越来越大,针对室内环境的室内定位需求也越来越大,室内定位技术现已成为导航定位领域的研究热点。
针对目前室内定位精度和定位成本不能兼顾的问题,本文研究了一种基于MIMU/WIFI/地磁的人员室内定位方法。该方法依托智能安卓手机平台,通过手机内置加速度计、陀螺仪和磁力计传感器实现改进的行人航迹推算(PDR)算法,通过手机接收WIFI信号强度实现改进的WIFI定位算法。PDR短期定位精度高,但存在累积误差问题,WIFI 定位精度相对较低,但是不存在累积误差问题,通过优势互补,利用WIFI绝对定位结果修正PDR定位的累积误差,得到了长期稳定的组合定位效果。本文的主要研究内容如下:
1、分析行人步态特征,通过加速度特性判断人员状态,并利用加速度特性求解行人步频和步长。首先对加速度数据做平滑滤波预处理,然后采用阈值交叉和峰值检测相结合的方法检测行人步频,采用非线性步长模型检测行人步长。
2、针对陀螺仪存在累计误差和磁力计易受外界干扰的问题,研究了融合加速度计、陀螺仪和磁力计的航向检测算法。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合三者数据,相比于单纯使用磁力计解算航向角的方法,该算法提高了航向解算精度。
3、在 WIFI 指纹地图建立阶段,研究了 WIFI 系统特性,首先利用统计特性对WIFI信号强度做正态分布拟合,舍弃存在概率较低的WIFI信号强度值,然后取剩余数据的平均值作为该指纹点的信号强度值,最后,根据指纹点的最大WIFI信号强度进行分类,使用分类的方法可以节省定位时间,提高定位效率。
4、在 WIFI 指纹匹配阶段,先使用分类方法确定人员位置区域,然后使用改进后的加权K近邻算法确定人员具体位置。
5、利用WIFI系统特性,提出了一种WIFI/PDR融合定位方法。通过接收到的最大WIFI信号强度计算WIFI定位在组合定位中的权重,然后根据权重融合WIFI定位结果和PDR定位结果。该方法简单有效,组合定位方法提高了系统的定位精度和稳定性。
针对目前室内定位精度和定位成本不能兼顾的问题,本文研究了一种基于MIMU/WIFI/地磁的人员室内定位方法。该方法依托智能安卓手机平台,通过手机内置加速度计、陀螺仪和磁力计传感器实现改进的行人航迹推算(PDR)算法,通过手机接收WIFI信号强度实现改进的WIFI定位算法。PDR短期定位精度高,但存在累积误差问题,WIFI 定位精度相对较低,但是不存在累积误差问题,通过优势互补,利用WIFI绝对定位结果修正PDR定位的累积误差,得到了长期稳定的组合定位效果。本文的主要研究内容如下:
1、分析行人步态特征,通过加速度特性判断人员状态,并利用加速度特性求解行人步频和步长。首先对加速度数据做平滑滤波预处理,然后采用阈值交叉和峰值检测相结合的方法检测行人步频,采用非线性步长模型检测行人步长。
2、针对陀螺仪存在累计误差和磁力计易受外界干扰的问题,研究了融合加速度计、陀螺仪和磁力计的航向检测算法。利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法融合三者数据,相比于单纯使用磁力计解算航向角的方法,该算法提高了航向解算精度。
3、在 WIFI 指纹地图建立阶段,研究了 WIFI 系统特性,首先利用统计特性对WIFI信号强度做正态分布拟合,舍弃存在概率较低的WIFI信号强度值,然后取剩余数据的平均值作为该指纹点的信号强度值,最后,根据指纹点的最大WIFI信号强度进行分类,使用分类的方法可以节省定位时间,提高定位效率。
4、在 WIFI 指纹匹配阶段,先使用分类方法确定人员位置区域,然后使用改进后的加权K近邻算法确定人员具体位置。
5、利用WIFI系统特性,提出了一种WIFI/PDR融合定位方法。通过接收到的最大WIFI信号强度计算WIFI定位在组合定位中的权重,然后根据权重融合WIFI定位结果和PDR定位结果。该方法简单有效,组合定位方法提高了系统的定位精度和稳定性。