面向安全需求的地磁场室内定位技术研究

发布时间：2020-07-08 18:17

【摘要】：室内环境中的磁场是由相对稳定的可预测的地球磁场和我们周围铁磁物件所产生的磁场混叠而成的,具有空间上的差异性和时间上的相对稳定性,可以用来标识地理位置;地磁导航技术是一种无源自主的定位技术,可以广泛的运用在地下矿井、军事反恐演练、监狱以及对安全可靠性要求较高的室内。目前矿井地下导航采用的主要是基于无线电技术的定位方案,依靠电源发射无线电波实现信息传递,当井下供电中断、网络不稳定甚至灾难发生时,定位服务功能将遭到干扰甚至损坏,而地磁导航技术不需要网络和基站,更能应对矿井下灾害发生时的危急情况,本文的主要工作如下:(1)分析了地磁场和室内磁场的参考模型,根据磁偶极子模型仿真模拟室内磁场的分布情况,用泊松分布产生随机数目的磁偶极子,每个磁偶极子的磁场强度服从截断分布,磁偶极子的分布服从重尾分布;分析了室内磁场的干扰因素及其去干扰算法。(2)建立地磁基准图,对磁场数据进行测试,在地图上划分测试位置的网格,每隔0.8m采集一次地磁数据(连续采集30次数据求取平均值),使匹配区域中的坐标位置与地磁场强度值相对应;分析了行人运动模型,介绍航位推算算法(Pedestrian Dead Reckoning,PDR),给出了结合地磁场粒子滤波与行人航位推算的地磁场辅助PDR自主定位方案。(3)设计一个定位模块实现三维磁场数据的采集和行人航位推算功能,通过引进一个粒子滤波器来比较目标载体实时磁场数据与地磁基准图里的磁场数据来估计目标的坐标,以此对行人航位推算算法产生的累积误差进行修正,相比于单独的行人航位推算方案,通过实验验证本文提出的地磁场辅助PDR自主定位方案的平均定位精确度提高了0.4m左右。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TD76
【图文】：

图 1.1 边测量法AOA）通过测量至少两个已维位置，增加信标节点，可TDOA 相比，AOA 不需要节点是复杂且昂贵的，此外，随着测量法，都需要信标节点发 WSN (Wireless Sensor Netw于 VLC（Visible Light Com定位系统，由于不同频段无线度和性能，基于 TOA\TDOA 的定位系统，其中，UWB 技的定位精度，可以实现厘米

算（AOA）通过测量至少两个已知位算二维位置，增加信标节点，可以提 和 TDOA 相比，AOA 不需要节点之间硬件是复杂且昂贵的，此外，随着目标是角测量法，都需要信标节点发射信于 WSN (Wireless Sensor Network、基于 VLC（Visible Light Commun4]等定位系统，由于不同频段无线电波位精度和性能，基于 TOA\TDOA\AOSS 的定位系统，其中，UWB 技术由最高的定位精度，可以实现厘米级定被测目标之间的同步要求极高，实现范围空间定位场合并未获得广泛应用

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9 吴文p

本文编号：2746878