基于融合粒子滤波的室内定位方法设计
发布时间：2022-11-06 15:50
随着移动通信技术的快速发展,基于位置服务（Location Based Service,LBS）越来越受到人们的青睐。目前最为常用的定位技术常用的有WIFI指纹定位技术和航位推算（Pedestrian Dead Reckoning,PDR）定位技术两种方法。但是PDR的定位误差会因为时间逐渐累积而增大,可以利用WIFI得到的定位信息进行校正。于是基于PDR和WIFI的融合室内定位算法被提出并受到了研究。而在滤波算法的选择中,粒子滤波算法由于其适合非线性非高斯的特点在众多滤波算法中应用最为普遍,但是粒子滤波算法本身有粒子退化、多样性缺失等问题。本文通过改进粒子滤波中的重采样算法避免粒子退化和多样性缺失等问题进一步提高定位精度,采用射线跟踪模型代替原来的传播模型来减少指纹库建立的时间。重采样算法减少了粒子退化问题但是增加了粒子多样性缺失的新问题。本文通过在重采样步骤中增加预处理和权值优化的过程,使得权值小的粒子向高似然区移动,从而改善粒子多样性缺失的问题。原来用于融合定位的粒子滤波中用的都是基于对数距离损耗模型的无线信号传播模型或者指纹库模型,前者模型简单,计算量少,但是它未考虑在复杂的室...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容和设计指标
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.4 论文组织结构
第二章 WIFI信号与PDR融合滤波定位的基本原理
2.1 WIFI信号和PDR融合定位的基本架构
2.2 WIFI定位方法和基本原理
2.2.1 三边定位法
2.2.2 三角定位法
2.2.3 指纹定位法
2.3 PDR定位基本原理
2.4 融合滤波算法
2.5 粒子滤波原理
2.5.1 系统的状态空间模型
2.5.2 贝叶斯重要性采样
2.5.3 基本粒子滤波
2.6 粒子滤波改进算法
2.6.1 辅助粒子滤波算法
2.6.2 部分重采样算法
2.6.3 进化粒子滤波
2.7 本章小结
第三章 融合滤波系统及重采样算法研究与改进
3.1 传统重采样算法对比分析
3.1.1 多项式重采样
3.1.2 分层重采样
3.1.3 系统重采样
3.1.4 残差重采样
3.1.5 仿真分析
3.2 改进重采样的粒子滤波
3.2.1 算法描述
3.2.2 算法评价
3.2.3 状态仿真分析
3.2.4 多样性测度标准
3.2.5 多样性实验分析
3.3 粒子滤波融合定位
3.4 本章小结
第四章 WIFI信号模型的改进方法
4.1 射线跟踪模型
4.1.1 射线跟踪模型概述
4.1.2 SBR射线跟踪算法流程
4.2 离线指纹数据库
4.2.1 指纹数据库的建立方法
4.2.2 指纹匹配算法
4.3 射线跟踪指纹库的验证与分析
4.3.1 测试环境与方法
4.3.2 测试结果与分析
4.3.3 射线跟踪指纹库定位精度分析
4.4 本章小结
第五章 实验验证及结果分析
5.1 实验环境与设备
5.2 室内测试结果与分析
5.2.1 直线路线实验结果与分析
5.2.2 拐弯路线实验结果与分析
5.3 WIFI和PDR定位精度对融合滤波的影响
5.3.1 直线路线实验结果与分析
5.3.2 拐弯路线实验结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内定位技术及应用综述[J]. 赵锐,钟榜,朱祖礼,马乐,姚金飞. 电子科技. 2014(03)
[2]电波传播射线追踪法的研究[J]. 刘斐. 信息与电脑(理论版). 2011(02)
[3]基于二阶插值滤波的粒子滤波改进算法研究[J]. 熊剑,刘建业,赖际舟,谢征. 控制与决策. 2009(06)
[4]基于统计线性回归的粒子滤波方法[J]. 郭文艳,韩崇昭. 电子与信息学报. 2008(08)
[5]TD-SCDMA室内传播模型研究[J]. 尹启禄,黄翠琳,葛磊. 移动通信. 2008(15)
[6]基于粒子滤波的移动机器人定位关键技术研究综述[J]. 于金霞,蔡自兴,段琢华. 计算机应用研究. 2007(11)
[7]高斯-厄米特粒子滤波器[J]. 袁泽剑,郑南宁,贾新春. 电子学报. 2003(07)
[8]自适应复制、交叉和突变的遗传算法[J]. 杨振强,王常虹,庄显义. 电子科学学刊. 2000(01)
博士论文
[1]粒子滤波改进算法及其应用研究[D]. 曹蓓.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
硕士论文
[1]基于惯性测量和RSSI的个人室内定位系统[D]. 胡伟娅.上海交通大学 2013
[2]室内无线电波传播方法研究[D]. 张伟军.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
本文编号：3703778
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容和设计指标
1.3.1 研究内容
1.3.2 设计指标
1.4 论文组织结构
第二章 WIFI信号与PDR融合滤波定位的基本原理
2.1 WIFI信号和PDR融合定位的基本架构
2.2 WIFI定位方法和基本原理
2.2.1 三边定位法
2.2.2 三角定位法
2.2.3 指纹定位法
2.3 PDR定位基本原理
2.4 融合滤波算法
2.5 粒子滤波原理
2.5.1 系统的状态空间模型
2.5.2 贝叶斯重要性采样
2.5.3 基本粒子滤波
2.6 粒子滤波改进算法
2.6.1 辅助粒子滤波算法
2.6.2 部分重采样算法
2.6.3 进化粒子滤波
2.7 本章小结
第三章 融合滤波系统及重采样算法研究与改进
3.1 传统重采样算法对比分析
3.1.1 多项式重采样
3.1.2 分层重采样
3.1.3 系统重采样
3.1.4 残差重采样
3.1.5 仿真分析
3.2 改进重采样的粒子滤波
3.2.1 算法描述
3.2.2 算法评价
3.2.3 状态仿真分析
3.2.4 多样性测度标准
3.2.5 多样性实验分析
3.3 粒子滤波融合定位
3.4 本章小结
第四章 WIFI信号模型的改进方法
4.1 射线跟踪模型
4.1.1 射线跟踪模型概述
4.1.2 SBR射线跟踪算法流程
4.2 离线指纹数据库
4.2.1 指纹数据库的建立方法
4.2.2 指纹匹配算法
4.3 射线跟踪指纹库的验证与分析
4.3.1 测试环境与方法
4.3.2 测试结果与分析
4.3.3 射线跟踪指纹库定位精度分析
4.4 本章小结
第五章 实验验证及结果分析
5.1 实验环境与设备
5.2 室内测试结果与分析
5.2.1 直线路线实验结果与分析
5.2.2 拐弯路线实验结果与分析
5.3 WIFI和PDR定位精度对融合滤波的影响
5.3.1 直线路线实验结果与分析
5.3.2 拐弯路线实验结果与分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]室内定位技术及应用综述[J]. 赵锐,钟榜,朱祖礼,马乐,姚金飞. 电子科技. 2014(03)
[2]电波传播射线追踪法的研究[J]. 刘斐. 信息与电脑(理论版). 2011(02)
[3]基于二阶插值滤波的粒子滤波改进算法研究[J]. 熊剑,刘建业,赖际舟,谢征. 控制与决策. 2009(06)
[4]基于统计线性回归的粒子滤波方法[J]. 郭文艳,韩崇昭. 电子与信息学报. 2008(08)
[5]TD-SCDMA室内传播模型研究[J]. 尹启禄,黄翠琳,葛磊. 移动通信. 2008(15)
[6]基于粒子滤波的移动机器人定位关键技术研究综述[J]. 于金霞,蔡自兴,段琢华. 计算机应用研究. 2007(11)
[7]高斯-厄米特粒子滤波器[J]. 袁泽剑,郑南宁,贾新春. 电子学报. 2003(07)
[8]自适应复制、交叉和突变的遗传算法[J]. 杨振强,王常虹,庄显义. 电子科学学刊. 2000(01)
博士论文
[1]粒子滤波改进算法及其应用研究[D]. 曹蓓.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2012
硕士论文
[1]基于惯性测量和RSSI的个人室内定位系统[D]. 胡伟娅.上海交通大学 2013
[2]室内无线电波传播方法研究[D]. 张伟军.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
本文编号：3703778
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