论文部分内容阅读
医院内定位与信息交互系统可以实现医疗设备,患者和医生的定位,医院中科室的查询等功能。这些功能可以让患者在医院减少非就诊时间,也会使得医护人员的效率得到进一步的提升。本文主要研究了该系统的定位模块,而在室外环境下,GPS和北斗系统的定位精度已经能够很好的满足人们的需求。但是建筑物会对信号产生影响,使这两种技术在室内定位方面的作用微乎其微。本文对基于蓝牙特征的定位技术和行人航迹推算PDR(Pedestrian Dead Reckoning)技术进行了研究和改进,并提出了两种定位算法的融合策略,提高了定位的精度和定位的稳定性。论文的主要工作如下。首先,利用Android Studio工具进行软件研发,获取蓝牙信号RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度指示)以及行走时加速度和方向传感器的值。分析了影响基于蓝牙特征技术定位精度的因素,提出一种解决因手机不同而影响定位精度的方案,提高定位的准确度。对蓝牙信号的特性进行分析,提出了一种选择有效参考点的方法,提升定位速度。并对在线定位的匹配算法进行了改进,改进分为三个方面。1.提出了一种方法,使得在计算权重时可以引入余弦相似度。因为在实际环境中,不同蓝牙基站的信号在室内的范围并不相同,这导致待测点与参考点的余弦相似度相差极小,并不能充分的表现参考点对最终结果的影响。利用本文提出的方法可以使得利用处理后的数据计算得到的余弦相似度在整体趋势不变的情况下,数值相差较大;2.提出了一种通过信号传输损耗模型估计参考点与待测点的实际距离的方法;3.利用余弦相似度和物理距离计算权重,估算位置。其次,针对行人航迹推算PDR技术,本文对步频检测和方向检测的方案进行了选择,分别为峰值检测和利用方向传感器的值判断方向。分析和测试了常用的几种步长估算模型,提出了一种新的计算步长的估算模型,从而更加精确的估计行人的步长。实验结果表明本文提出的算法效果最好。最后,本文提出了一种融合策略。当开始定位时,使用改进的基于位置指纹的室内定位技术估计初始位置。接着利用步频检测算法推算行人状态。当行人运动时,比较两种定位算法计算出的步长,若步长的差值在设定的阈值范围内,则选用改进的基于位置指纹的室内定位算法的结果,否则选择改进的行人航迹推算PDR算法进行位置估算。当静止时,利用改进的基于位置指纹的室内定位技术对位置进行修正。实验结果表明本文提出的融合策略使得定位精度得到了有效的提升。