WiFi辅助智能手机的室内定位技术研究与实现

发布时间：2017-05-18 04:11

  本文关键词：WiFi辅助智能手机的室内定位技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着室外定位的理论与技术逐步成熟,对实现在卫星信号遮蔽区域如城市峡谷、室内盲区乃至矿山等地下空间的无缝定位和应急救援服务提出了新的要求,针对室内定位技术而言,虽然已经出现了诸如红外线、超声波、射频识别、蓝牙、超宽带、无线保真、Zig Bee、计算机视觉、地磁场、行人航位推算等典型的技术手段,设计出了多个具有代表性的室内定位系统,但大多数是以单一数据源为定位信号,定位区域有限、定位精度低,再则有些系统需要布设昂贵的硬件设施。因此,研究廉价、高效、高精度、自适应的室内全空间导航定位技术是目前导航位置服务领域亟待解决的瓶颈问题。目前智能移动终端越来越普及,并且内嵌很多先进的硬件设施,如Wi Fi模块,蓝牙模块和各种惯性传感器等,使得在智能平台上研发室内定位系统变得容易可行。本文以智能手机内嵌的惯性传感器、Wi Fi为主要数据采集手段,辅以建筑物的空间地理信息,以室内全空间定位为主线,系统地研究了基于多元传感器集成的室内定位算法,深入探讨了测距与非测距、无线与非无线传感器的室内融合定位,惯性传感器/无线信号室内优化组合关键技术,以此为基础,选取Android智能手机HUAWEI P6为实验平台,利用Wi Fi信号和手机内嵌传感器信号在综合实验场开展了集成测试,主要内容如下:(1)探讨了Wi Fi信号指纹定位方法的原理及在不同室内环境下的定位特点。针对大目标区域定位时指纹匹配算法计算量大的问题,利用K-means聚类算法对Wi Fi指纹库进行聚类处理,降低算法计算量,提高了Wi Fi定位算法的实时性;针对Wi Fi单点定位结果跳动的问题,利用卡尔曼滤波算法对定位结果进行去噪处理,有效改善无线信号指纹定位方法的精度。(2)深入分析了行人航迹推算PDR定位方法的原理,针对步态检测中常用的波峰检测算法受手机姿态影响大的问题,提出一种利用手机传感器自相关分析的计步算法,针对行人不同运动状态对计步结果的影响,设计了一种自适应波峰检测算法,两种算法改进了手机姿态变化和行人运动状态变化对定位结果的影响。(3)对比分析了PDR定位和Wi Fi定位的优缺点,利用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法对两者进行融合,结果表明,无迹卡尔曼滤波可以有效克服扩展卡尔曼滤波的缺点,使得融合后的定位结果在定位精度和稳定性上都有很大的提高。(4)完成了室内定位系统的设计与实现。基于Android平台、Arc Engine开发包以及Unity 3D三维可视化引擎开发实现定位模块和三维可视化模块,该系统分移动端和监控端两部分,其中在移动端用户可以利用Wi Fi、加速度、方向和陀螺仪等传感器完成定位并将结果发送到监控端;在监控端接收用户发来的定位信息,并在二三维地图中显示。
【关键词】：室内定位 无线保真 行人航位推算 自相关分析 无迹卡尔曼滤波
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-18
• 1 绪论18-30
• 1.1 研究背景和意义18-20
• 1.2 研究历史和现状20-26
• 1.3 主要研究内容和技术路线26-30
• 2 Wi Fi信号指纹定位原理与实现30-50
• 2.1 Wi Fi室内定位方法分类30-34
• 2.2 Wi Fi信号指纹定位实现34-36
• 2.3 Wi Fi指纹库聚类36-39
• 2.4 卡尔曼滤波在Wi Fi单点定位中的应用39-44
• 2.5 人员朝向对定位结果的影响44-48
• 2.6 本章小结48-50
• 3 PDR原理与实现50-67
• 3.1 PDR算法原理50-51
• 3.2 计步算法51-66
• 3.3 本章小结66-67
• 4 Wi Fi和PDR融合定位算法原理与实现67-80
• 4.1 Wi Fi和PDR融合定位的优势67-68
• 4.2 Wi Fi和PDR融合方程建立68-69
• 4.3 EKF算法原理与实现69-70
• 4.4 UKF算法原理与实现70-73
• 4.5 试验与结果分析73-79
• 4.6 本章小结79-80
• 5 室内定位系统的设计与实现80-96
• 5.1 系统设计80-83
• 5.2 Android移动端实现83-91
• 5.3 PC监控端实现91-94
• 5.4 系统测试94-95
• 5.5 本章小结95-96
• 6 结论与展望96-98
• 6.1 结论96
• 6.2 展望96-98
• 参考文献98-105
• 附录 1105-108
• 附录 2108-112
• 附录 3112-116
• 附录 4116-120
• 作者简历120-122
• 学位论文数据集122

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 戴晨光,邓雪清,张永生;海量地形数据实时可视化技术研究[J];测绘信息与工程;2004年06期

2 谢翔;荆昊;郭际明;;室内环境下手机GPS定位精度研究[J];测绘通报;2012年08期

3 张言哲;陈国良;张俪文;汪云甲;王坚;;卡尔曼滤波在无线信号定位中的应用[J];导航定位学报;2014年04期

4 张浩;赵千川;;蓝牙手机室内定位系统[J];计算机应用;2011年11期

5 罗海勇;李锦涛;赵方;林权;朱珍民;袁武;;一种基于加权多尺度分析技术的鲁棒节点定位算法[J];自动化学报;2008年03期

6 张令文;杨刚;;超宽带室内定位关键技术[J];数据采集与处理;2013年06期

7 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

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 姜建;基于SketchUp与ArcEngine的三维GIS在工业园规划中的应用[D];中南大学;2010年

  本文关键词：WiFi辅助智能手机的室内定位技术研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：375108