智能终端室内导航技术研究与实现

发布时间：2020-03-28 15:54

【摘要】：随着全球卫星导航定位技术的快速崛起,基于室外的导航系统蓬勃发展,在交通运输、国防安全等领域应用广泛。但在室内环境中,由于建筑物干扰等因素,室内很难获取到较为精确的卫星导航数据。随着人类活动在室内环境中增多,各种室内导航技术出现并迅速发展,人类生活也越来越依赖于室内导航技术,但不同的室内导航技术均存在很多不足之处。为提高导航精度,降低系统成本,便于移动行人导航,考虑室内环境特性,采用基于行人航位推算(PDR)、WIFI和地理标识融合的导航定位系统,满足行人在复杂的室内环境中的导航定位需求。为充分利用PDR、WIFI和地理标识的互补优势,本文提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的融合算法。对于WIFI定位系统,在实时定位阶段通过模糊推理加权位置指纹算法获取WIFI定位位置,利用行人前一步融合的位置数据与WIFI异常检测定义可信区域,降低计算成本,提高WIFI定位精度。地理标识标记室内环境特性较为明确的位置点,与WIFI系统在实时定位前期预测量阶段共同组建离线指纹数据库。PDR定位系统分析用户姿态模型,解算行人步态和步伐,利用陀螺仪和加速度传感器确定基于EKF航向模型的用户航向。为降低PDR累积误差,实现连续室内导航定位,以PDR系统数据为状态量,WIFI和地理标识为量测量,实现基于EKF融合的导航算法,并在Android平台搭建移动客户端,构建移动终端室内导航系统。经过对实际室内环境数据采集与移动终端导航系统测试,并对实验数据加以分析,可以得出:基于PDR、WIFI和地理标识融合的室内定位系统相较于PDR、WIFI融合系统和PDR、地理标识融合系统而言定位精度提升显著,其定位误差可基本保证在1m以内,满足日常的基于行人的室内导航需求。
【图文】：

图 2.2 TOA 定位原理图证 AP 节点和移动端时钟同步，且差1μ s，所能够产生的距离误差。但一般情况下，双端时钟必然临的最大困境。立在 TOA 基础上的基于到达时间于 TOA 要求 AP 节点与移动端量同一无线电信号到达不同 AP同步时间的依赖性。预先确定 AP 节点的位置。根据移AP 节点坐标位置为焦点的双曲线 2 2 2 ( ) ( ) ( ) i j j + y y x x + y y )为 AP 节点坐标。t、t分别为

图 2.3 TDOA 定位原理图BS3 三个 AP 节点，因此移动端移动端的位置。与移动端的时钟并不要求完全同法满足如此高精度的定位活动定位造成了一定的复杂性和困对应的会存在较为严重的信号主要是在已知环境范围内，通与信号干扰等参数，，建立移动端基位节点就可以依据其到 AP 节点法不需要依赖过多的硬件设备数，便于使用计算。信号传播时遇到墙壁、门窗、地
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN967.1

【参考文献】

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5 颜俊杰;基于WIFI的室内定位技术研究[D];华南理工大学;2013年

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7 叶佳卉;基于TDOA的室内定位算法设计与实现[D];华中科技大学;2013年

8 李志敏;基于Android系统的位置监控与查询系统的设计和实现[D];天津大学;2012年

9 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

本文编号：2604627