基于智能设备多传感器感知的多层室内定位方法研究

发布时间：2017-08-20 04:10

  本文关键词：基于智能设备多传感器感知的多层室内定位方法研究

  更多相关文章： 多层室内定位 行人航位推算 误差消除 指纹 移动状态序列

【摘要】：移动互联网的发展和智能终端的普及,使基于位置服务的需求日益增长,室内定位技术成为移动计算领域的热点之一。由于室外定位主要依赖的卫星定位技术在室内受墙壁等对卫星信号的阻挡约束,研究人员考虑采用智能移动设备内置传感器提高室内定位系统的鲁棒性及精确度。行人航位推算是目前室内定位技术的主流方法之一,但存在严重的累计误差且须已知初始位置。针对这一问题,论文提出基于智能设备多传感器的多层室内定位方法,充分利用用户移动性和环境动态性有效识别和校正用户位置。首先,通过对用户行走过程的步态与方向变化进行分析,利用加速度的周期变化和拐弯处的方向变化,提出一种改进的行人航位推算算法。该算法通过观测大量的数据,设定若干阈值检测行走步数、建立增强的步幅估计模型。在移动方向优化方面,该算法以拐弯点作为锚点,通过均值滤波校正移动方向。优化行人航位推算的组成部分,从而达到消除累积误差的目的。其次,通过对用户在多层建筑物内的环境特征和移动性进行分析,提出基于多传感器的多层室内定位方法。该方法利用室内环境的磁场特异性,以磁场强度作为位置指纹用于位置匹配,用光照特征加以辅助检测相遇事件进而校正位置及历史轨迹。利用用户的移动性获取移动状态序列,再结合磁场指纹位置匹配确定楼层及初始位置,进一步提高室内定位精度与稳定性同时解决行人航位推算初始位置的问题。最后,通过多型号智能终端获取真实传感器数据,设计完整的模拟实验并通过Matlab进行仿真,对论文提出的多传感器室内定位方法进行性能分析。
【关键词】：多层室内定位 行人航位推算 误差消除 指纹 移动状态序列
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-13
• 1.3 本文研究内容13-14
• 1.4 本文组织结构14-16
• 第2章 预备知识16-25
• 2.1 室内定位技术介绍16-20
• 2.1.1 基于A-GPS的室内定位技术16
• 2.1.2 基于无线通信的室内定位技术16-18
• 2.1.3 基于惯导传感器定位技术18-19
• 2.1.4 其他室内定位技术19
• 2.1.5 室内定位技术对比分析19-20
• 2.2 室内定位算法研究20-24
• 2.2.1 基于几何原理的算法20-22
• 2.2.2 基于指纹的算法22-23
• 2.2.3 行人航位推算算法23-24
• 2.3 智能终端传感器24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 行人航位推算误差消除算法25-36
• 3.1 基于加速度传感器的移动距离估计算法研究25-32
• 3.1.1 移动距离估计方法分析25-26
• 3.1.2 步数检测算法26-30
• 3.1.3 步幅估计模型30-32
• 3.2 移动方向估计32-34
• 3.2.1 方向估计方法32-33
• 3.2.2 方向估计优化33-34
• 3.3 本章小结34-36
• 第4章 基于多传感器的多层室内定位方法36-48
• 4.1 概述36-37
• 4.2 移动用户轨迹跟踪37
• 4.3 基于多数据源的校正方法37-44
• 4.3.1 基于磁场的位置匹配算法37-40
• 4.3.2 基于多传感器的相遇检测方法40-42
• 4.3.3 基于相遇信息的历史轨迹校正算法42-44
• 4.4 基于移动状态序列的多层初始位置自定位44-47
• 4.4.1 移动状态44-45
• 4.4.2 楼层映射45
• 4.4.3 初始位置自定位45-46
• 4.4.4 基于移动状态序列的历史轨迹校正46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 实验结果与分析48-56
• 5.1 实验环境48
• 5.2 实验数据48-49
• 5.3 行人航位推算误差消除算法实验分析49-52
• 5.3.1 步数检测算法评估49-50
• 5.3.2 步幅模型的性能评估50
• 5.3.3 行走速度的影响50-51
• 5.3.4 传感器采样频率的影响51-52
• 5.4 基于多传感器的室内定位方法实验分析52-55
• 5.4.1 基于磁场的室内定位性能分析52
• 5.4.2 相遇数目的影响52-53
• 5.4.3 室内定位精度53-55
• 5.5 本章小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果63-64
• 致谢64

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