基于指纹和PDR的室内定位研究

发布时间：2017-08-25 05:15

  本文关键词：基于指纹和PDR的室内定位研究

  更多相关文章： 指纹定位 PDR行人航迹推算 Wi Fi室内定位算法 融合

【摘要】：随着移动互联网的发展,移动设备定位技术成为关注的热点。比较成熟的室外定位——GPS系统无法穿透建筑物,不适用室内定位。然而一些大型商场、医院、仓库、大型停车场等场合室内定位是必须的。基于Wi Fi的室内定位普及率高、成本低、实现简单的特点使其成为研究热点,代表性算法是指纹定位。惯性测量定位是基于加速度传感器,电子罗盘等传感器的位置估算方法,代表算法是行人航迹推算(PDR)。本文研究了影响指纹定位算法精度的关键因素,如:AP接入点选择,人对信号强度的影响,AP接入点之间的相关性,信号强度随距离的关系等,重点研究影响最大的因素——AP接入点选择算法。针对已有AP接入点选择算法大多运行于离线或者在线阶段,没有考虑无线信号时变性特征,造成指纹库过期以及精度下降的缺点,提出运行在离线和在线两个阶段的AP选择算法——基于区分度的AP选择算法;通过实验表明基于区分度的AP选择算法比Max Mean算法有更好的定位精度。针对PDR算法中的步长估算模型对不同行走速度精度差的缺点,提出改进的步长估算模型,通过实验表明改进步长模型对不同行走速度都有较高的精度。针对指纹定位受环境影响大、PDR算法存在累计误差和需要初始位置的缺点,提出指纹和PDR融合室内定位算法。一方面利用PDR估算的坐标减小指纹定位算法搜索指纹库的时间开销,进而减小定位系统时间和空间复杂度,增强指纹算法对环境的鲁棒性;另一方面,利用指纹定位的结果修正步长模型参数以及定位结果,进而减小PDR算法的累计误差。最后,设计和编程实现了融合室内定位系统的各个功能模块。通过大量实验表明指纹和PDR融合算法与单独指纹定位算法相比,提高了对环境的鲁棒性,提高了定位精度。
【关键词】：指纹定位 PDR行人航迹推算 Wi Fi室内定位算法 融合
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究目的与意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-15
• 1.3.1 室内定位技术的研究现状10-12
• 1.3.2 室内定位相关算法的研究现状12-13
• 1.3.3 典型室内定位系统13-15
• 1.4 论文主要内容与结构安排15-18
• 2 指纹室内定位和PDR算法18-24
• 2.1 基于指纹的室内定位概述18-19
• 2.1.1 工作原理18
• 2.1.2 指纹定位的主要研究内容18-19
• 2.2 AP选择算法19-21
• 2.3 惯性传感器定位技术21-23
• 2.3.1 惯性传感器定位原理21-22
• 2.3.2 常用的惯性传感器定位算法22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 指纹定位关键影响因素及改进24-40
• 3.1 指纹定位关键影响因素分析24-31
• 3.1.1 实验场景介绍24
• 3.1.2 接受信号强度与距离的关系24-25
• 3.1.3 人对接收信号强度的影响25-27
• 3.1.4 不同AP之间相关性分析27-28
• 3.1.5 不同类型的终端对定位的影响28-30
• 3.1.6 不同AP集合对定位精度的影响30-31
• 3.2 AP选择算法总结31-32
• 3.3 接入点区分度32-33
• 3.4 算法描述33-35
• 3.4.1 算法提出33
• 3.4.2 算法描述33-34
• 3.4.3 算法实现34-35
• 3.5 实验结果与分析35-37
• 3.5.1 实验场景介绍35-36
• 3.5.2 实验结果与分析36-37
• 3.6 本章小结37-40
• 4 指纹与PDR融合定位算法40-50
• 4.1 行人轨迹推算(PDR)原理40-46
• 4.1.1 步态检测41-42
• 4.1.2 改进的非线性步长估算42-46
• 4.2 指纹算法与PDR算法的融合46-48
• 4.2.1 概念提出46
• 4.2.2 实现策略46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 定位系统原型设计与实现50-72
• 5.1 定位系统需求分析50-53
• 5.1.1 系统功能描述50-51
• 5.1.2 系统功能模块分析51-53
• 5.2 系统实现53-67
• 5.2.1 定位系统流程53-54
• 5.2.2 服务器子系统设计54-60
• 5.2.3 终端子系统设计60-67
• 5.3 性能评估67-70
• 5.3.1 误差度量67
• 5.3.2 定位精度67-69
• 5.3.3 算法时间和空间复杂度69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 6 总结与展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录80
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录80

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