基于便攜設(shè)備行人航位推算的室內(nèi)定位研究.pdf

1、基于位置的服務(wù)在軍事、急救和商業(yè)領(lǐng)域都有著十分重要的應(yīng)用。然而在室外占主導(dǎo)地位的GNSS（Global Navigation Satellite System）并不能在室內(nèi)提供定位服務(wù)。日益普及的智能手機無疑是個人應(yīng)用中基于位置服務(wù)的主要載體，而智能手機豐富的環(huán)境感知能力使其具備了在室內(nèi)定位用戶的能力。
　　本課題基于智能手機的MARG（Magnetic, Angular Rate, and Gravity）傳感器（即加速度計、陀

2、螺儀和磁力計），研究在室內(nèi)條件下如何通過手機的自包含傳感器計算行人的行進方向和運動軌跡，并設(shè)計粒子濾波器融合室內(nèi)平面圖和行人航位推算信息，實現(xiàn)行人室內(nèi)定位解決方案。上述方案只使用普及的智能手機和室內(nèi)平面圖信息，不需要任何額外的基礎(chǔ)設(shè)施。
　　實現(xiàn)手機行人航位推算室內(nèi)定位的挑戰(zhàn)在于：手機傳感器采樣率低、噪聲大；室內(nèi)磁場干擾嚴重；手機運動自由度高、放置位置多樣化；粒子濾波計算量較大等。針對這些挑戰(zhàn)本文重點研究以下三個方面：
　　

3、1.對磁場異常免疫的姿態(tài)算法研究
　　室內(nèi)的磁場干擾會造成偏航角估計的偏差，繼而影響行人航位推算的精度。本文提出了一個兩階段的濾波器來判斷磁場的受干擾情況：在一階段，通過模糊邏輯和廣義似然比檢測磁場計算的偏航角是否被干擾；第二階段比較由磁場和慣性器件測量的偏航角的變化趨勢是否一致，并使用濾波器的輸出融合傳感器數(shù)據(jù)計算姿態(tài)，通過實驗驗證了該算法的性能。
　　2.行人行進方向算法研究
　　手機在實際使用中存在多種放置位置且

4、運動自由度較大，本文將其歸納為4種使用模式，即指南針模式、打電話模式、口袋模式和擺臂模式，并利用行人的步態(tài)特征實現(xiàn)了從偏航角估計行人行進方向和對水平加速度主元素分析計算行進方向兩種算法，通過長距離的實驗驗證了上述算法的可行性。
　　3.自適應(yīng)的粒子濾波算法
　　本文使用二進制權(quán)重減少計算量，并利用每一代粒子的存活情況更新行人航位推算中的行進方向和步長模型中的參數(shù)，使用較少的粒子達到了亞米級的定位精度。本文通過將地圖網(wǎng)格化，并