基于自适应矢量粒子滤波的多源融合定位算法研究与实现
发布时间：2021-12-18 11:05
随着信息技术的飞速发展,位置服务（Location based services,LBS）已经广泛应用于公共安全、紧急救援、智能交通、位置跟踪与监控、大数据分析等方方面面。LBS的发展需要高精度高可靠的位置信息提供支撑。目前卫星导航信号在室外开阔环境下可以为人们提供高精度定位,但在室内环境下无法实现楼宇、建筑内部等小尺度空间的高精度定位,所以亟需研究高精度高可靠的室内定位技术以满足日益增长的位置服务需求。本文面向高精度高可靠的室内定位技术需求,针对无线信号等单源定位技术信息不完备导致定位精度低、鲁棒性差的问题,重点开展基于粒子滤波的无线信号、行人航位推算（Pedestrian dead reckoning,PDR）和地图信息的融合定位方法研究,提出了无线信号指纹定位的改进算法和自适应矢量粒子滤波算法,并设计了基于自适应矢量粒子滤波的多源融合定位系统,能够有效提高定位性能。具体的研究工作如下:1.针对无线信号指纹定位技术中离线阶段和在线阶段的环境波动导致两个阶段测量值匹配度不高的问题,本文提出一种模型校准在线接收信号强度（Received Signal Strength Indicati...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线信号定位技术分类
本章将以ＲＳＳＩ作为指纹进行阐述指纹定位算法的基本原理。指纹定位算法??是根据每个位置接收到来自每个ＡＰ的ＲＳＳＩ值或多或少是唯一的进行定位的％］，??该算法主要包括两个阶段：离线阶段和在线阶段，如图２－１所示。在离线阶段，??将室内区域划分为一系列参考点（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＰｏｉｎｔ，ＲＰ），记录ＲＰ的位置坐标，??并且记录在每个ＲＰ处收到来自每个可用ＡＰ的ＲＳＳＩ值，记录所有ＲＰ位置坐标??和接收到的ＲＳＳＩ值组成指纹数据库；在线阶段，目标测量来自每个ＡＰ的ＲＳＳＩ??值，找到与离线指纹库中最匹配的指纹，并利用离线指纹相关联的ＲＰ位置来估??计目标的位置ｔ５１１。??ｔ１??ＡＰＩ??????＾?ａ?ａ?ｒ－?—?（ｘｉ，ｙｉ）?ＲＳＳＩｇ．ｉ）?ＲＳＳＩ（Ｕ）??ＲＳＳＩｎｘ）??ｇ?＾ｆ＼?？指纹库?（Ｘ２，ｋ）?ｊｓｓｉｇ？丨ｒ?ＲＳＳＩ（２ｒ?…?飞ＳＳＩｏｌ）??Ｐ介?ＡＰ２??—?—?１１！?１１；???ｔｎ．?．?＿?．．．?（Ｘｎ，ｙｎ）?ＲＳＳＩ，ｎ．ｉ）?ＲＳＳＩ（ｎ．ｌ）?．．．?ＲＳＳＩｄｕＬ）??ｆｋ?＊??—?—ｎ????ｆＴ?＿?＿?Ｊ????匹?
７＝传统的指纹定位算法虽然具有成本低、无需布设额外设备、方法简单等优点，??但是在复杂的室内动态环境中，指纹算法的离线阶段和在线阶段的环境容易波动，??导致离线指纹库和在线测量值的匹配度不高，进而降低指纹定位的定位精度。文??献［１９］针对此问题，对离线指纹和在线ＲＳＳＩ建立线性模型，通过建立的模型和??在线阶段的ＲＳＳＩ恢复出离线阶段的ＲＳＳＩ，并利用恢复后的ＲＳＳＩ作为离线指纹??数据进行匹配估计目标的位置，提高无线信号指纹的定位精度，但是该方法对于??ＲＳＳＩ选取的线性模型不能完善的表征离线阶段和在线阶段环境的变化规律。本??文根据文献［１９］的启发，创新的将不同ＡＰ到达目标的时间差参数引入到无线信??号指纹定位中，建立离线ＲＳＳＩ和在线ＴＤＯＡ的信号传播模型，并利用该模型校??正离线阶段和在线阶段ＲＳＳＩ测量值的波动差异，提高指纹定位的定位精度。??２．２?ＰＤＲ定位技术??ＰＤＲ技术基于智能手机终端内置的加速度计、陀螺仪和地磁传感器，利用行??人走路的特征，估计步长、步态和航向角，进而通过计算相对位移来估计用户的??位置ＰＤＲ的运动模型示意图如图２－２：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内定位关键技术综述[J]. 邓中亮,尹露,唐诗浩,刘延旭,宋汶轩. 导航定位与授时. 2018(03)
[2]面向信息物理融合能源系统的大规模风电场发电功率随机特性分析模型与算法[J]. 吴江,靳晶新,管晓宏,谢栋,卢春明. 中国电机工程学报. 2016(15)
[3]动态环境中的WiFi指纹自适应室内定位方法[J]. 陈斌涛,刘任任,陈益强,刘军发,蒋鑫龙,刘定俊. 传感技术学报. 2015(05)
[4]基于TC-OFDM体制的室内定位系统[J]. 邓中亮,尹露. 电信网技术. 2015(03)
[5]基于空域的网格匹配定位算法[J]. 刘雯,徐连明,李智峰,邓中亮. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
硕士论文
[1]基于支持向量机算法的室内无线定位系统[D]. 李广.长春理工大学 2018
[2]基于多源数据融合的室内无线定位与跟踪方案[D]. 毛钰超.西安电子科技大学 2018
[3]基于ZigBee的无线传感网络在室内定位系统中的应用研究[D]. 王朔.华北电力大学 2018
本文编号：3542260
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
无线信号定位技术分类
本章将以ＲＳＳＩ作为指纹进行阐述指纹定位算法的基本原理。指纹定位算法??是根据每个位置接收到来自每个ＡＰ的ＲＳＳＩ值或多或少是唯一的进行定位的％］，??该算法主要包括两个阶段：离线阶段和在线阶段，如图２－１所示。在离线阶段，??将室内区域划分为一系列参考点（ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＰｏｉｎｔ，ＲＰ），记录ＲＰ的位置坐标，??并且记录在每个ＲＰ处收到来自每个可用ＡＰ的ＲＳＳＩ值，记录所有ＲＰ位置坐标??和接收到的ＲＳＳＩ值组成指纹数据库；在线阶段，目标测量来自每个ＡＰ的ＲＳＳＩ??值，找到与离线指纹库中最匹配的指纹，并利用离线指纹相关联的ＲＰ位置来估??计目标的位置ｔ５１１。??ｔ１??ＡＰＩ??????＾?ａ?ａ?ｒ－?—?（ｘｉ，ｙｉ）?ＲＳＳＩｇ．ｉ）?ＲＳＳＩ（Ｕ）??ＲＳＳＩｎｘ）??ｇ?＾ｆ＼?？指纹库?（Ｘ２，ｋ）?ｊｓｓｉｇ？丨ｒ?ＲＳＳＩ（２ｒ?…?飞ＳＳＩｏｌ）??Ｐ介?ＡＰ２??—?—?１１！?１１；???ｔｎ．?．?＿?．．．?（Ｘｎ，ｙｎ）?ＲＳＳＩ，ｎ．ｉ）?ＲＳＳＩ（ｎ．ｌ）?．．．?ＲＳＳＩｄｕＬ）??ｆｋ?＊??—?—ｎ????ｆＴ?＿?＿?Ｊ????匹?
７＝传统的指纹定位算法虽然具有成本低、无需布设额外设备、方法简单等优点，??但是在复杂的室内动态环境中，指纹算法的离线阶段和在线阶段的环境容易波动，??导致离线指纹库和在线测量值的匹配度不高，进而降低指纹定位的定位精度。文??献［１９］针对此问题，对离线指纹和在线ＲＳＳＩ建立线性模型，通过建立的模型和??在线阶段的ＲＳＳＩ恢复出离线阶段的ＲＳＳＩ，并利用恢复后的ＲＳＳＩ作为离线指纹??数据进行匹配估计目标的位置，提高无线信号指纹的定位精度，但是该方法对于??ＲＳＳＩ选取的线性模型不能完善的表征离线阶段和在线阶段环境的变化规律。本??文根据文献［１９］的启发，创新的将不同ＡＰ到达目标的时间差参数引入到无线信??号指纹定位中，建立离线ＲＳＳＩ和在线ＴＤＯＡ的信号传播模型，并利用该模型校??正离线阶段和在线阶段ＲＳＳＩ测量值的波动差异，提高指纹定位的定位精度。??２．２?ＰＤＲ定位技术??ＰＤＲ技术基于智能手机终端内置的加速度计、陀螺仪和地磁传感器，利用行??人走路的特征，估计步长、步态和航向角，进而通过计算相对位移来估计用户的??位置ＰＤＲ的运动模型示意图如图２－２：??
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内定位关键技术综述[J]. 邓中亮,尹露,唐诗浩,刘延旭,宋汶轩. 导航定位与授时. 2018(03)
[2]面向信息物理融合能源系统的大规模风电场发电功率随机特性分析模型与算法[J]. 吴江,靳晶新,管晓宏,谢栋,卢春明. 中国电机工程学报. 2016(15)
[3]动态环境中的WiFi指纹自适应室内定位方法[J]. 陈斌涛,刘任任,陈益强,刘军发,蒋鑫龙,刘定俊. 传感技术学报. 2015(05)
[4]基于TC-OFDM体制的室内定位系统[J]. 邓中亮,尹露. 电信网技术. 2015(03)
[5]基于空域的网格匹配定位算法[J]. 刘雯,徐连明,李智峰,邓中亮. 华中科技大学学报(自然科学版). 2014(03)
硕士论文
[1]基于支持向量机算法的室内无线定位系统[D]. 李广.长春理工大学 2018
[2]基于多源数据融合的室内无线定位与跟踪方案[D]. 毛钰超.西安电子科技大学 2018
[3]基于ZigBee的无线传感网络在室内定位系统中的应用研究[D]. 王朔.华北电力大学 2018
本文编号：3542260
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