基于iOS的WIFI室内定位技术研究

发布时间：2017-09-25 14:20

  本文关键词：基于iOS的WIFI室内定位技术研究

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【摘要】：随着移动互联网的不断发展,各种基于位置服务LBS(Location Based Service)的移动应用开始越来越多地融入人们的日常生活。但是由于信号遮挡、多径衰弱等问题,这类应用不能很好地满足室内定位的需求。为了更好的解决室内定位相关问题,出现了众多的室内定位解决方案。各种室内定位技术在定位精度、部署成本上有着各自的优缺点。惯性定位技术作为一种不依赖外界环境的定位方式,具有适用范围广、部署成本低的特点。随着微机电系统的发展,越来越多的智能移动终端除了具备高速的运算能力,还搭载了惯性传感器。在这样的背景下,在移动终端借助惯性传感器实现室内定位功能得以实现。本文结合传统的WIFI室内定位技术和移动终端的惯性传感器技术,提出了一种惯性传感器定位辅助WIFI室内定位的方法,并实现了基于iOS的室内定位系统。本文的主要研究工作如下：1、通过iOS平台的CoreMotion框架获取加速度计、陀螺仪和电子罗盘的数据。对Z轴加速度数据进行滑动平均处理,利用峰值检测法获得行走的步数。采用常数步长模型对行走距离进行估计。再结合电子罗盘的航向数据,获得较为准确的运动轨迹。通过惯性定位坐标与真实地理坐标的转换,确定定位的范围。2、根据惯性定位算法得到的结果,从位置指纹数据库中筛选出惯性定位误差范围内的位置指纹数据。对定位点实时获取的WIFI无线信号进行高斯滤波,再与筛选出的位置指纹数据进行匹配,从而实现较为精准的定位。3、在真实场景下,对系统的定位性能和定位效率进行测试。通过真实场景实验对比,本文提出的方法对比传统的位置指纹定位算法,极大地减少了运算时间,并且具有更高的定位精度。
【关键词】：室内定位 WIFI定位 惯性定位 CoreMotion
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 论文研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 室内定位技术研究现状13-14
• 1.2.2 WIFI定位和惯性定位相结合的研究14-15
• 1.3 论文研究的主要内容15
• 1.4 全文结构安排15-17
• 第2章 定位相关技术研究17-26
• 2.1 常用定位技术17-21
• 2.1.1 卫星定位技术17
• 2.1.2 GSM蜂窝基站定位技术17-18
• 2.1.3 短距离无线定位技术18-21
• 2.1.4 惯性定位技术21
• 2.2 定位方法的分析21-25
• 2.2.1 Cell of Origin21
• 2.2.2 到达角度方法21-22
• 2.2.3 到达时间法22-23
• 2.2.4 到达时间差方法23
• 2.2.5 三角测距法23-24
• 2.2.6 位置指纹法24
• 2.2.7 定位方法总结24-25
• 2.3 室内定位方案的总结与本课题的解决方案25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 WIFI位置指纹定位相关技术研究26-33
• 3.1 位置指纹定位技术26-27
• 3.1.1 离线阶段26-27
• 3.1.2 在线阶段27
• 3.2 RSSI预处理技术27-30
• 3.2.1 均值滤波27
• 3.2.2 高斯滤波27-28
• 3.2.3 卡尔曼滤波28-30
• 3.3 典型位置指纹定位算法30-31
• 3.3.1 最邻近算法30
• 3.3.2 K邻近算法30-31
• 3.3.3 K加权邻近算法31
• 3.4 WIFI指纹定位的关键问题分析31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 惯性传感器对室内定位的辅助33-47
• 4.1 移动终端传感器介绍33-35
• 4.1.1 加速度计33-34
• 4.1.2 陀螺仪34-35
• 4.1.3 电子罗盘35
• 4.2 惯性导航相关算法35-39
• 4.2.1 二次积分算法35-37
• 4.2.2 航迹推算算法37-39
• 4.3 基于惯性传感器的室内定位39-45
• 4.3.1 计步算法39-42
• 4.3.2 步长估计42-43
• 4.3.3 航向纠正43-45
• 4.3.4 惯性定位算法完整流程45
• 4.4 指纹定位算法和惯性定位技术的融合45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 基于iOS的WIFI室内定位系统的设计与实现47-58
• 5.1 系统总体结构47-48
• 5.2 系统开发环境48
• 5.3 功能模块的设计与实现48-57
• 5.3.1 RSSI采集模块48-52
• 5.3.2 数据库更新模块52-54
• 5.3.3 惯性定位模块54-55
• 5.3.4 轨迹描绘模块55
• 5.3.5 位置指纹数据解算模块55-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 系统测试及性能分析58-65
• 6.1 测试环境58-59
• 6.2 定位精度测试59-64
• 6.2.1 惯性定位算法精度测试59
• 6.2.2 传统的位置指纹定位算法精度测试59-62
• 6.2.3 融合了惯性测量数据的定位方法精度测试62-64
• 6.3 本章小结64-65
• 结论65-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71

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本文编号：917828