基于智能设备多传感器感知的多层室内定位方法研究

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。

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第1章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3本文研究内容

1.4本文组织结构

第2章 预备知识

2.1 室内定位技术介绍

2.2 室内定位算法研究

2.3 智能终端传感器

2.4 本章小结

第3章 行人航位推算误差消除算法

3.1 基于加速度传感器的移动距离估计算法研究

3.2 移动方向估计

3.3 本章小结

第4章 基于多传感器的多层室内定位方法

4.1 概述

4.2 移动用户轨迹跟踪

4.3 基于多数据源的校正方法

4.4 基于移动状态序列的多层初始位置自定位

4.5 本章小结

第5章 实验结果与分析

5.1 实验环境

5.2 实验数据

5.3 行人航位推算误差消除算法实验分析

5.4 基于多传感器的室内定位方法实验分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢