基于WiFi-RSSI辅助的地磁室内定位算法研究

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现有的定位技术,无论红外线、超声波、蓝牙、超宽带、WiFi还是地磁场等多种室内定位技术,存在系统成本高或者定位精度差等问题。其中,基于WiFi的定位技术,易受到室内环境的干扰,而且不同的智能手机WiFi模块采集到的WiFi数据存在较大差异;对于基于地磁场的室内定位技术,存在地磁指纹不唯一和在室内场景中,地磁场强的强度差异化很小等问题。  针对上述问题,本文首先利用智能手机采集WiFi数据,对WiFi信号强度加一分析,充分分析了WiFi信号强度与传播距离、指纹库采样间隔距离等因素之间的关系,以及 WiFi信号彼此间的相关关系等。因此,提出基于平均值的WiFi信号指纹特征提取和改进的K近邻算法,实现了基于WiFi指纹的室内定位。其次,对室内地磁场分布特征加以分析,以及探究了对地磁场造成干扰的因素,并提出利用中值滤波对地磁数据进行预处理,剔除地磁数据中的奇异点,同时利用协方差插值算法,生成地磁地图,增加了数据的丰富度。最后,提出基于粒子滤波的融合方法,将WiFi与地磁场融合实现室内定位。  WiFi定位的结果,虽然存在误差,但是,存在一个可以接受的误差范围,本文场景下的WiFi定位平均误差为2.23米,赋给粒子滤波的起始位置,融合地磁场强,并且WiFi定位结果作为粒子滤波过程中的一个区域选择,实现最终的融合定位。有效地解决了粒子滤波过程中,初始位置不明,造成的收敛速度慢的问题。最终,在上述算法的研究基础上,在实际室内场景中进行实验仿真,最终定位结果平均误差为0.836米。  实验结果表明,这些定位算法简单,定位方便,能够选择合适的行走路径,受RSSI参数以及环境的影响较小,定位精度也得到了很大的提高,为WiFi辅助地磁场实现室内定位提供了研究依据。
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