进入21世纪以来,全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）技术发展迅速,并趋向成熟。在绚烂的城市之中,交通网络给人们生活带来极大的便利,可靠的位置服务技术变得越来越重要。由于城市高楼大厦、隧道、矿井等室内环境逐渐增多,室内定位技术得到极大的应用。室内复杂环境会严重制约卫星信号,导致GNSS定位结果差强人意,甚至会出现定位不可靠的问题。所以国内外科研人员希望运用各种手段建立可靠的室内定位系统。本文提出了依托地磁场、气压场、重力场等地球物理场的室内行人定位系统。该系统主要根据行人的运动特点,提取运动特征,判断行人运动状态,进而实现行人航迹推算（Pedestrian Dead Reckoning,PDR）。但由于惯性导航系统存在短时间高精度,长时间漂移的问题。该系统引入地磁匹配技术,采用粒子滤波算法进行融合定位,最终得到较好的行人位置信息。在高度定位方面,本文依托大气压、重力场实现楼层定位和楼梯定位。本文的主要研究内容和创新点罗列如下:1、在PDR算法中,通过分析行人步行特点,本文提出运用时间-幅值的约束形式进行步频检测,识别行人每步的加速度峰值和谷值,并获取这一步内最大加速度幅值和波峰波谷之间的时间,通过设置阈值的形式对这两个值进行约束,最终可以获得较为准确行人步数。考虑到行人步长估计是影响PDR算法的重要因素,本文改进非线性步长模型,在著名的Weinberg模型基础上加入时间变量,使用双模型系数的形式进一步提高步长估算精度。2、介绍了地磁指纹图的构建方法,在划分好的地磁采集区域设置多条方向一致的路径,行人匀速采集记录每一步地磁数据,此方法相比传统网格采集方式简单高效。最后描述了基于粒子滤波的融合算法,使PDR与地磁匹配互相补充,获得较为准确的行人轨迹。3、本文将位置服务拓展到三维空间,可利用气压变化和超重失重的特征进行楼层定位。当行人在楼梯中运动时,通过对加速度、气压值的变化特征分析识别上下楼状态,然后根据楼梯角度和阶梯高度将PDR算法拓展到三维空间,最终结合地磁匹配算法获得准确的行人三维位置信息。4、在研究和学习室内融合定位技术的同时,合作开发适合行人佩戴的硬件设备。在MATLAB Guide集成开发环境中设计融合定位的图形界面,在实际应用中本软件具有较强可靠性和实用性,给实验带来极大便利。