多模融合的高精度室内定位方法与系统研究

发布时间：2017-06-14 21:05

  本文关键词：多模融合的高精度室内定位方法与系统研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着移动互联网以及智能终端的迅速发展,基于位置的服务(LBS)在人们的生活中得到了广泛的应用。现在室外LBS定位技术已较为成熟,而室内定位技术也逐渐受到学术界以及工业界的广泛关注。目前室内定位技术众多,运动传感器、Wi-Fi、Bluetooth、地磁、LED等都被应用于不同场景的室内定位应用中,但是仍然没有一种单一的定位技术能够同时满足高精度和低成本的要求。基于Wi-Fi指纹的室内定位由于可以利用现有环境中的AP设备,成本很低而应用相对广泛,但是由于采集阶段和定位阶段所使用的终端不同,使得在不同终端上的定位效果差异较大,同时指纹定位周期较长,生成的轨迹缺乏相应的平滑度;另一方面,基于运动传感器的定位也应用较广,但存在误差累积等问题,无法进行长时间定位。因此,本文针对以上问题,首先通过指纹特征融合来解决设备之间的Wi-Fi指纹差异性问题,然后结合Wi-Fi指纹定位和运动传感器定位,在提高单点定位精确度的同时,还使生成的路径更加符合用户的真实行走轨迹。本文的主要工作可以分为如下三部分:1)提出了一种基于Wi-Fi指纹特征融合的室内定位方法。针对不同设备的差异性导致指纹单点定位模型区分能力下降的问题,通过去线性处理提取指纹特征,结合利用AP影响因子计算指纹距离,实现消除设备差异性对指纹定位精度的影响。实验结果表明,该方法能够自适应地满足不同设备的差异化特性,获得鲁棒的高精度单点定位效果。2)提出了一种融合多模传感器与Wi-Fi指纹的定位方法。针对指纹单点定位波动和运动传感器误差累积导致室内位置及移动轨迹漂移的问题,利用Wi-Fi指纹定位获取的起始位置及对用户移动时的位置进行纠错,融合多模运动传感器获取相邻位置间的移动速率及方向,实现用户在连续移动时的位置及轨迹预测。实验结果表明,该方法能够及时纠正位置轨迹的漂移现象,实时获取用户准确的当前位置以及移动路径。3)根据提出的融合定位方法,设计并实现了一个融合Wi-Fi指纹与运动传感器的室内定位系统,包括指纹采集客户端、Wi-Fi定位服务器和融合定位客户端等。同时,将定位功能封装为标准定位服务接口SDK,以提供给第三方公司快速开发室内LBS应用,并在大量商场中验证了该定位SDK的实用性和可用性。
【关键词】：室内定位 特征融合 Wi-Fi定位 传感器定位 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 问题的提出10-11
• 1.3 本文的贡献11-12
• 1.4 本文的组织结构12-13
• 第2章 相关研究及技术介绍13-21
• 2.1 室内定位技术与方法介绍13-16
• 2.1.1 基于无线通信的室内定位技术13-15
• 2.1.2 基于惯性传感器的室内定位技术15
• 2.1.3 基于磁场传感器的室内定位技术15-16
• 2.2 基于无线通信的室内定位算法16-19
• 2.2.1 基于信号到达时间的定位16-17
• 2.2.2 基于信号到达时间差的定位17-18
• 2.2.3 基于信号到达角度的定位18
• 2.2.4 基于接收信号强度的定位18-19
• 2.3 现有定位技术对比及本文方案介绍19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第3章 基于Wi-Fi指纹特征融合的室内单点定位算法21-34
• 3.1 Wi-Fi指纹定位原理21-22
• 3.2 Wi-Fi指纹定位算法22-25
• 3.2.1 确定性的指纹定位算法23-25
• 3.2.2 基于概率的指纹定位算法25
• 3.3 基于Wi-Fi指纹特征融合的室内单点定位算法25-31
• 3.3.1 指纹的特征融合26-28
• 3.3.2 指纹间距离计算准则28-30
• 3.3.3 算法流程30-31
• 3.4 实验结果与分析31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 融合多模传感器的室内实时高精度轨迹生成34-49
• 4.1 传感器定位原理34-35
• 4.2 传感器定位算法与卡尔曼滤波理论35-41
• 4.2.1 惯性导航定位算法36
• 4.2.2 行人航迹推算算法36-39
• 4.2.3 卡尔曼滤波基本理论39-41
• 4.3 融合Wi-Fi与多模传感器的室内实时高精度轨迹生成41-44
• 4.3.1 算法步骤41-42
• 4.3.2 位置的获取42
• 4.3.3 位置信息的滤波处理42-43
• 4.3.4 算法参数的确定43-44
• 4.4 实验结果与分析44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 融合多模传感器与Wi-Fi的室内定位系统49-58
• 5.1 系统框架与运行流程49-50
• 5.2 系统具体设计50-54
• 5.2.1 指纹采集客户端50-52
• 5.2.2 Wi-Fi定位服务器52-53
• 5.2.3 融合定位客户端53-54
• 5.3 系统运行效果54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 第6章 总结与展望58-60
• 6.1 本文工作总结58-59
• 6.2 未来工作展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 附录（攻读硕士学位期间参与的科研项目和研究成果）64

  本文关键词：多模融合的高精度室内定位方法与系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：450509