基于RSSI的伪卫星室内导航研究及实现

发布时间：2020-11-11 08:03

　　 全球定位系统(Global Positioning System,GPS)是由美国国防部建立的一套定位系统,其具有定位精度高、使用范围广、约束条件少等特点,因而得到了广泛的使用。目前大部分有定位导航功能的设备都搭载有GPS导航模块,但由于GPS信号无法到达室内,导致在室内无法正常导航。本文对此进行了研究,通过伪卫星发射与室外相同的卫星信号,使用常用接收机能够输出的基本数据,达到室内外无缝导航的目的,同时利用行人航位推算进行辅助来满足大型室内定位需求。本文内容主要包括以下几个方面:首先,论述了室内导航的需求和研究的意义。分析了当前流行的室内定位技术原理,并对其优缺点进行了比较。其次,介绍了GPS导航的原理以及室内定位存在的问题,探究了GPS接收机中载噪比的估计方法,详述了利用载噪比进行定位的整个流程并采集数据与WiFi进行了对比分析。同时在GPS信号较弱的情况下,考虑利用行人航位推算进行辅助定位,针对行人航位推算中的三个关键因素步数、步长、角度进行了展开讨论,获取实测数据进行定位精度分析。最后,针对整个室内导航系统的三个子部分:伪卫星、管理中心、手机终端。本文从设计需求出发,分析其中需要实现的功能。详述了管理中心软件的设计方案,包括数据传输协议的制定,卫星选取策略的研究。同时假定了用户在室内停车场寻车这一场景,进行手机终端导航软件开发,介绍导航软件的主要功能和实现方法,并对最终的定位效果进行了展示。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P228.4
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展态势
    1.3 主要内容及结构安排
第二章 伪卫星室内定位方案
    2.1 GPS定位原理
        2.1.1 GPS卫星轨道的理论和计算
        2.1.2 伪距测量
        2.1.3 定位解算
    2.2 室内使用伪距定位存在的问题
    2.3 系统方案介绍
        2.3.1 定位方案
        2.3.2 系统架构
        2.3.3 大型区域定位原理
    2.4 本章小结
第三章 伪卫星RSSI室内定位研究
    3.1 GPS接收机中RSSI的估计方法研究
        3.1.1 直接估计法
        3.1.2 宽窄带功率比值估计法
    3.2 基于信号衰减模型的定位方法研究
        3.2.1 载噪比获取
        3.2.2 载噪比转换信号强度
        3.2.3 信号强度转换为距离
        3.2.4 定位解算算法
    3.3 数据分析与总结
    3.4 本章小结
第四章 惯性辅助导航
    4.1 行人步态研究及检测
        4.1.1 步态检测算法
        4.1.2 巴特沃斯滤波
    4.2 步长估计模型
    4.3 姿态解算
        4.3.1 磁传感器确定姿态
        4.3.2 陀螺仪确定姿态
    4.4 测试结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 管理中心设计与实现
    5.1 管理中心设计需求
        5.1.1 室内外同步需求
        5.1.2 其他控制需求
    5.2 管理中心设计架构
        5.2.1 硬件组成
        5.2.2 数据传输链路
        5.2.3 数据协议
    5.3 星历数据解析与选取
        5.3.1 GPS导航电文及解析
        5.3.2 利用星历获取卫星位置分布
        5.3.3 卫星选取研究
    5.4 软件平台实现
        5.4.1 ARM软件实现
        5.4.2 上位机软件实现
    5.5 本章小结
第六章 基于安卓的手机导航软件实现
    6.1 安卓平台及传感器介绍
    6.2 手机导航软件详细设计与实现
        6.2.1 需求分析
        6.2.2 整体设计架构
        6.2.3 地图显示功能实现
        6.2.4 辅助功能实现
    6.3 系统测试与效果展示
    6.4 本章小结
第七章 总结及展望
    7.1 全文总结
    7.2 未来展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 李谈;王卫安;;基于Android的移动端室内地图的离线路径规划实现研究[J];测绘与空间地理信息;2017年05期

2 吴文坛;田挚;郧晓光;王燕云;;坐地巡看一千河——河北省北斗CORS建设之路[J];中国测绘;2014年02期

3 杨一;高社生;阎海峰;;临近空间伪卫星几何布局方案设计[J];系统工程与电子技术;2014年03期

4 曹世华;;室内定位技术和系统的研究进展[J];计算机系统应用;2013年09期

5 刘成;;LBS定位技术研究与发展现状[J];导航定位学报;2013年01期

6 王圣洁;康凤举;谢攀;王彦恺;;基于SINS/GPS/DVL组合导航定位半实物仿真系统研究[J];计算机测量与控制;2011年06期

7 李建文;李作虎;周巍;斯顺杰;;卫星导航中几何精度衰减因子最小值分析及应用[J];测绘学报;2011年S1期

8 张惠;张健;梁兴忠;张瑞锋;;全球定位系统(GPS)技术的发展现状及未来发展趋势[J];仪器仪表标准化与计量;2011年02期

9 朱明辉;张会清;;基于RSSI的室内测距模型的研究[J];传感器与微系统;2010年08期

10 杨元喜;;北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J];测绘学报;2010年01期

相关博士学位论文 前4条

1 陈孔阳;面向城市环境的低功耗、高精度GPS定位技术[D];中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院);2017年

2 刘仲波;基于北斗的交通信息服务关键技术研究[D];吉林大学;2016年

3 汪少初;基于PDR的定位与跟踪技术研究及系统设计[D];天津大学;2014年

4 万晓光;伪卫星组网定位技术研究[D];上海交通大学;2011年

相关硕士学位论文 前7条

1 仲江涛;基于UWB室内定位算法的研究与实现[D];深圳大学;2017年

2 蒋康荣;蜂窝网络中基于TDOA的定位算法研究[D];南京邮电大学;2016年

3 梁姗;多GNSS环境下卫星导航信号体制研究与设计[D];电子科技大学;2016年

4 王珂;基于PDR技术的行进人员步态检测与方向位移计算[D];天津大学;2016年

5 王益健;蓝牙室内定位关键技术的研究与实现[D];东南大学;2015年

6 胡天琨;基于Android的室内导航定位系统设计与实现[D];东华大学;2013年

7 胡琨;基于移动终端的室内定位方法研究[D];湘潭大学;2012年

本文编号：2878952