面向城市环境的移动感知研究

发布时间：2020-04-13 07:14

【摘要】：通过对城市环境信息的采集、整合、共享,可以实现城市与人、人与人之间的互联互通,进而构建一个能够记忆、关联和预测的城市环境,实现城市的智能化运行,进而提高市民的幸福感水平。要实现这一目标就必须综合利用信息化技术,对城市中的各种信息进行感知、融合与集成。城市环境信息的获取和感知需要大量的终端传感器。随着移动互联网、微型传感器技术的不断发展,智能手机、智能手表等可穿戴设备逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。本文依托于智能手机及可穿戴智能设备的泛在计算能力和普适感知能力,力图将位置、环境、人能够无缝的关联起来,形成强大的公众传感器网络,使人们相互关联在一起,实现城市环境信息的观测、采集、分析、传播,从而构筑一个城市神经系统,实现城市信息的立体感知,研究内容主要从以下方面展开:(1)分析了在城市生活中,移动设备需要感知的信息要素,提出了一个特定的城市环境包含三个方面,即“在哪儿”、“周围有什么”、“个体的状态”,并从智能手机搭载的不同传感器出发,将能够感知的信息要素分为对应的三类:位置感知、环境感知以及个体状态感知。在充分考虑移动设备特点的基础上提出了面向城市环境的移动感知参考框架体系,并分析了此框架的关键技术以及框架运行模式。在参考框架的指导下,本文搭建了移动感知平台原型系统,平台作为参考框架的探索尝试,尝试解决三个关键问题:1)各种各样的感知信息数据如何组织;2)感知平台汇聚的大量用户的感知数据如何处理;3)如何保证有效感知的同时不干扰用户正常生活。本文从两个方面对平台的有效性进行了验证研究:(1)通过多源传感器融合的室内定位研究实现数据基准保证;(2)通过噪声监测和噪声地图生成研究实现宏观数据融合。以实现框架的部分构想,进而为面向城市环境的移动感知平台全面建设提供经验借鉴。(2)位置感知是首要的感知要素,是框架平台感知信息的基准。对于户外的定位,有成熟的定位技术,如GPS、北斗等,而室内至今未有成熟统一的定位解决方案。本文在分析了现有的室内定位技术如WiFi、蓝牙、UWB、RFID等以及几种常用的定位算法如邻近法、几何定位法、场景分析法以及航位推算法的基础上,结合城市环境下移动感知的实际特点,提出了多源传感器融合室内定位方法。本文使用基于接收信号强度(RSSI)的几何定位与行人航迹推算(PDR)相结合的方法进行室内定位,同时为了防止穿越墙壁等障碍物现象的发生,加入室内地图的拓扑约束,并通过粒子滤波进行融合,增强了用户体验,在实际的环形线路测试中,融合定位方法的均方根定位误差为1.48m。(3)环境感知是移动感知的主体部分,也是城市环境感知的主要感知对象。近些年,噪声污染逐渐成为制约城市可持续健康发展的重大问题,也越来越收到人们的关注,因此本文以噪声为研究对象,作为环境感知的典型代表展开研究,用来验证框架平台个人微观感知到群智宏观感知的数据融合功能。针对声音传播模型渲染或者固定区域观测等传统噪声监测方法在更新频率或是准确度以及如何方便低成本的绘制具有一定精度的噪声地图等方面的问题,本文提出了一种低成本、易于操作的基于移动感知的噪声监测和噪声地图生成方法,从手机校准、方便携带以及噪声地图绘制三个方面进行了研究。实验证明该方法借助于群智感知的力量能够快速方便的实现噪声这一环境因素的监测,同时证明感知平台能够有效处理宏观感知数据,并给出可视化的分析结果。
【图文】：

组织结构图,论文,组织结构

论文组织结构

外接,传感器,手机

从而产生不同大小的电流，根据一定的对应关系，可。通常用于自动调节屏幕的亮度，光线强的地方提高屏幕亮度降低屏幕亮度，使得屏幕即使在强光下也能够清晰显示，还可器来检测手机是否在包里或者口袋里，从而实现防误触。力传感器也是常用的传感器，可以用来感知磁场方向，常用的力传感器，另外导航应用中的随车转动方向也是基于磁力传感还可以用来探测周围是否有金属材料。度传感器一般手机都有配置，但是目的是为了监控手机电池和现自我保护，并不是为了测量环境温度。考虑到即使装备可以感器由于受手机自身影响，，精度也不会很高，因此温度、湿度感器只在个别的手机上有配置，绝大多数手机并没有内置此类以通过蓝牙等连接便携式的外置传感器，这样既能保证精度又。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院遥感与数字地球研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P237

【参考文献】