基于智能手機聲信號的目標(biāo)定室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著大型地下停車場的車輛定位和導(dǎo)航、商場精準(zhǔn)營銷、交通樞紐人流監(jiān)測及智慧工廠等室內(nèi)定位與導(dǎo)航需求的提出，對室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位精度、與智能手機的兼容性、成本控制、實時性及數(shù)據(jù)更新速率等提出了新的要求，室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)的研究在國內(nèi)外學(xué)術(shù)界也逐漸成為熱點，研究表明要想把室內(nèi)定位研究成果推向?qū)嶋H，還需要解決幾個問題:在保證定位精度及用戶定位實時性的前提下，規(guī)避維護成本較高的錨節(jié)點同步過程;針對不同室內(nèi)定位場景多徑效應(yīng)的差異性，能有一種自適應(yīng)的多

2、徑抑制方法;在不影響用戶定位精度的前提下，實現(xiàn)錨節(jié)點的自標(biāo)定免除人工量測過程等。從以上問題出發(fā)，本文的工作和主要貢獻包含以下幾個方面:
　　1)提出一種免除同步的高實時性TOA用戶定位方法，規(guī)避掉時鐘同步問題的同時，提高了用戶定位的實時性，只需要1次聲信號的交互共2次聲信號的廣播就可以獲得用戶智能手機到所有錨節(jié)點的高精度距離量測值，從而實現(xiàn)高精度高實時性用戶定位。
　　2)本文提出一種魯棒性TPSN測距方法來解決測距過程中的

3、問題，包括由于錨節(jié)點麥克風(fēng)頻率效應(yīng)較差以及弱一致性引起的頻率偏移問題、用戶與錨節(jié)點之間的相對移動引起的多普勒效應(yīng)以及室內(nèi)多徑效應(yīng)的問題，詳細推導(dǎo)并分析了問題的起因以及對于時延估計造成的影響，通過對接收信號的參數(shù)重估計以及基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的多徑抑制方法來解決以上問題，提高了TPSN測距的魯棒性。
　　3)提出一種基于TPSN測距的SDP錨節(jié)點自標(biāo)定算法，解決了錨節(jié)點自標(biāo)定問題，除錨節(jié)點本身不增加其他任何硬件設(shè)備支持，僅需人工精確

4、量測極少量錨節(jié)點的絕對位置，通過錨節(jié)點自標(biāo)定方案，再由TPSN測距原理獲得錨節(jié)點之間的距離量測值，再通過SDP算法實現(xiàn)所有未知錨節(jié)點絕對位置的高精度一次性自標(biāo)定。
　　4)基于智能手機平臺設(shè)計并實現(xiàn)了該系統(tǒng)，與智能手機完全兼容，無需增加任何額外的硬件支持，同時支持Android及IOS操作系統(tǒng)，并通過在真實場景中的實驗對本系統(tǒng)的定位精度進行了驗證，結(jié)果表明，在辦公室場景下能保證平均誤差90％的概率在26cm以內(nèi)，在地下停車場場景下