基于地磁场和RSSI的室内定位算法设计与实现

发布时间：2017-03-30 05:06

  本文关键词：基于地磁场和RSSI的室内定位算法设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动网络与智能终端的发展，诸如商品信息传递与位置导航、精确广告投递、紧急救援等基于位置的服务(LBS)显示出了广阔的应用前景，定位技术是实现基于位置服务的必要前提和关键技术。由于无线信号在室内传播过程中容易受多径效应、人体吸收、非视距传播等影响，目前基于无线强度信号的定位方法无法满足室内LBS对定位精度需求，而精度较高的定位方法由于硬件实现成本高，无法大范围部署应用。 随着微机电系统(MEMS)传感器发展以及智能终端的大众化，重力传感器、陀螺仪、地磁传感器已经十分普及，这些传感器能够检测携带者的运动状态或所处的室内环境特征，因而可以用来实现定位或辅助定位。本文在分析当前室内定位技术特点与发展趋势的基础上提出了一种基于室内地磁场和无线信号接收强度的组合定位方法，通过室内人员所处位置的地磁场与无线信号特征来计算其位置坐标。 本文首先简单介绍了地磁匹配定位基本原理和无线定位技术的相关理论，在此基础上论述了基于室内地磁场强度特征与无线信号接收强度的组合定位方法。随后，本文以粒子滤波器为核心，设计了一种基于粒子滤波的地磁匹配定位算法，并通过Matlab仿真分析了各参数对算法性能的影响。针对单纯基于地磁滤波匹配定位方式的不足，本文采用无线接收信号强度定位结果对基本地磁粒子滤波匹配算法的采样过程进行改进，仿真结果表明改进后的算法具有更好的匹配速度与稳健性。最后，作者利用实验室现有的硬件设备，设计并实现了一个基于本文定位方法的定位实验平台，用于验证本文定位算法的实际性能。论文对定位实验平台的各功能模块的设计与实现进行了介绍，并在实验室环境下部署测试，实测结果表明本文算法有较好的定位精度，，证明了本文定位方法具有一定的可行性。
【关键词】：室内定位 接收信号强度 地磁匹配 粒子滤波
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势10-11
• 1.3 论文主要研究内容与结构安排11-13
• 1.3.1 论文主要研究内容11
• 1.3.2 论文结构安排11-13
• 第2章 相关定位技术研究与本文方法13-27
• 2.1 地磁匹配定位技术概述13-15
• 2.1.1 地磁匹配定位原理13-14
• 2.1.2 室内地磁场特点14-15
• 2.2 室内无线的定位技术概述15-23
• 2.2.1 室内无线定位技术基本原理15-18
• 2.2.2 室内 RSSI 测距误差分析18-19
• 2.2.3 室内无线信号传播模型19-21
• 2.2.4 基于 RSSI 测距的定位算法21-23
• 2.3 基于地磁场与无线 RSSI 的室内定位方法23-25
• 2.3.1 工作原理24
• 2.3.2 离线建图24-25
• 2.3.3 在线定位25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 基于地磁场和 RSSI 的室内定位算法研究与设计27-45
• 3.1 粒子滤波算法概述27-32
• 3.1.1 粒子滤波基本理论27-28
• 3.1.2 序贯重要性采样28-29
• 3.1.3 粒子权值退化问题及解决方法29-31
• 3.1.4 基本粒子滤波算法31-32
• 3.2 基于粒子滤波的室内地磁匹配定位算法设计32-39
• 3.2.1 人员状态转移模型32-34
• 3.2.2 地磁特征观测模型34-35
• 3.2.3 算法流程35
• 3.2.4 仿真分析35-39
• 3.3 基于无线 RSSI 定位辅助的地磁匹配算法设计39-44
• 3.3.1 无线 RSSI 测距误差及定位信息40-41
• 3.3.2 基于无线 RSSI 定位信息的辅助定位方法41-42
• 3.3.3 改进算法仿真与性能分析42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 算法实现45-58
• 4.1 系统结构45
• 4.2 ZIGBEE 网络节点设计与实现45-52
• 4.2.1 ZigBee 节点硬件简介46-48
• 4.2.2 ZigBee 节点程序设计48-52
• 4.3 地磁测量模块52-54
• 4.3.1 硬件平台简介52-53
• 4.3.2 地磁强度校正方法53-54
• 4.4 组合定位演示软件设计与实现54-57
• 4.4.1 软件开发平台简介55
• 4.4.2 组合定位演示软件各模块设计与实现55-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第5章 定位测试及结果分析58-64
• 5.1 测试环境与系统部署58-59
• 5.2 定位测试59-63
• 5.2.1 参数设置59
• 5.2.2 测试数据及定位结果59-63
• 5.3 结果分析63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 总结与展望64-66
• 6.1 全文总结64
• 6.2 研究展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-70
• 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄学功;房建成;刘刚;蒋颜玮;;地磁图制备方法及其有效性评估[J];北京航空航天大学学报;2009年07期

2 盛庆;邓中亮;徐连明;刘文龙;;基于GIS室内定位和导航的电子地图设计与应用[J];北京联合大学学报(自然科学版);2012年01期

3 宋浩然;廖文帅;赵一鸣;;基于加速度传感器ADXL330的高精度计步器[J];传感技术学报;2006年04期

4 方震;赵湛;郭鹏;张玉国;;基于RSSI测距分析[J];传感技术学报;2007年11期

5 武建军;封维忠;于玮;;基于MEMS三维磁阻传感器的电子指南针的研究[J];传感器与微系统;2011年08期

6 李军科;张串;吴建军;;基于蒙特卡洛方法的粒子滤波算法研究[J];电脑与信息技术;2008年01期

7 乔玉坤;王仕成;张琪;;地磁匹配特征量的选择[J];地震地磁观测与研究;2007年01期

8 刘成;;LBS定位技术研究与发展现状[J];导航定位学报;2013年01期

9 刘文远;张荣吉;王林;杨静;王丹阳;;地磁信息辅助的多维指纹室内移动轨迹映射方法[J];电子与信息学报;2013年10期

10 王小平;罗军;沈昌祥;;无线传感器网络定位理论和算法[J];计算机研究与发展;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 宋越明;基于粒子滤波的跟踪方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年

2 黄玉;地磁场测量及水下磁定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

3 梁莹;INS/地磁匹配组合导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 寇义民;地磁导航关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

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本文编号：276276