多传感器信息融合算法在室内定位中的应用

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随着信息社会的发展和智能移动设备的流行,人类对个人定位的需求达到了一个新的高度,基于位置的服务(Location Based Service,LBS)也得到了长足的发展,并被广泛应用于导航、追踪和导游等方面。LBS的关键技术是导航定位,包括室外到室内的定位。传统的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)和移动通信等技术方法都在室外环境中有着较为成熟的算法和较高的精度,但是其在室内环境中的表现则不尽人意。近几十年来,室内定位技术也在不断发展进步,但是各种技术都各有优缺,如何保证行人定位的准确度和连续性,是室内定位技术研究的重点。本文提出了一种基于多传感器信息融合算法的智能手机室内定位方法。本方法主要基于改进的行人航位推算算法和磁场匹配的方法来实现室内定位系统。本文首先对行人步态规律进行研究和总结,进而针对传统行人航位推算算法进行了优化和改进,使其具有更高的适应性和有效性。最后本文提出了基于粒子滤波的磁场匹配算法来对上述航位推算法进行分析和校正。改进的行人航位推算算法实时推测行人的行进轨迹,其中行人的距离由其步伐数目与步伐长度计算得出。经过对智能手机内置加速度传感器与陀螺仪数据的处理和分析,系统可以获得其行进距离和行进方向。同时,本方法使用磁场匹配算法对行人航位推算算法获得的位置信息进行校准,以此消除累积误差,获得更高的精度。一旦行人的动作从运动变为静止,改进的行人航位推算算法就会将相关的位置信息发送给磁场校正模块。基于这些实时更新的信息,行人的最终位置可以使用磁场传感器的实时数据与提前预存的磁场地图进行计算。同时,本文还提出了基于压力传感器的楼层定位算法,可以应用于三维室内定位领域。本文设计并实现了上述系统,通过场地测试与仿真验证,得出结论验证本文方法。本方法可以通过智能手机处理复杂的人类运动和不同的手机手持方式;且本方法无需基站、信号发射器等额外设备;具有能耗低、精度高、有效性高等优点。
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