WiFi輔助智能手機的室內(nèi)定位技術(shù)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著室外定位的理論與技術(shù)逐步成熟，對實現(xiàn)在衛(wèi)星信號遮蔽區(qū)域如城市峽谷、室內(nèi)盲區(qū)乃至礦山等地下空間的無縫定位和應(yīng)急救援服務(wù)提出了新的要求，針對室內(nèi)定位技術(shù)而言，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了諸如紅外線、超聲波、射頻識別、藍(lán)牙、超寬帶、無線保真、ZigBee、計算機視覺、地磁場、行人航位推算等典型的技術(shù)手段，設(shè)計出了多個具有代表性的室內(nèi)定位系統(tǒng)，但大多數(shù)是以單一數(shù)據(jù)源為定位信號，定位區(qū)域有限、定位精度低，再則有些系統(tǒng)需要布設(shè)昂貴的硬件設(shè)施。因此，研究廉價、

2、高效、高精度、自適應(yīng)的室內(nèi)全空間導(dǎo)航定位技術(shù)是目前導(dǎo)航位置服務(wù)領(lǐng)域亟待解決的瓶頸問題。目前智能移動終端越來越普及，并且內(nèi)嵌很多先進(jìn)的硬件設(shè)施，如WiFi模塊，藍(lán)牙模塊和各種慣性傳感器等，使得在智能平臺上研發(fā)室內(nèi)定位系統(tǒng)變得容易可行。本文以智能手機內(nèi)嵌的慣性傳感器、WiFi為主要數(shù)據(jù)采集手段，輔以建筑物的空間地理信息，以室內(nèi)全空間定位為主線，系統(tǒng)地研究了基于多元傳感器集成的室內(nèi)定位算法，深入探討了測距與非測距、無線與非無線傳感器的室內(nèi)融合

3、定位，慣性傳感器/無線信號室內(nèi)優(yōu)化組合關(guān)鍵技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，選取Android智能手機HUAWEI P6為實驗平臺，利用WiFi信號和手機內(nèi)嵌傳感器信號在綜合實驗場開展了集成測試。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴探討了WiFi信號指紋定位方法的原理及在不同室內(nèi)環(huán)境下的定位特點。針對大目標(biāo)區(qū)域定位時指紋匹配算法計算量大的問題，利用K-means聚類算法對WiFi指紋庫進(jìn)行聚類處理，降低算法計算量，提高了WiFi定位算法的實時性；針對Wi

4、Fi單點定位結(jié)果跳動的問題，利用卡爾曼濾波算法對定位結(jié)果進(jìn)行去噪處理，有效改善無線信號指紋定位方法的精度。⑵深入分析了行人航跡推算PDR定位方法的原理，針對步態(tài)檢測中常用的波峰檢測算法受手機姿態(tài)影響大的問題，提出一種利用手機傳感器自相關(guān)分析的計步算法，針對行人不同運動狀態(tài)對計步結(jié)果的影響，設(shè)計了一種自適應(yīng)波峰檢測算法，兩種算法改進(jìn)了手機姿態(tài)變化和行人運動狀態(tài)變化對定位結(jié)果的影響。⑶對比分析了PDR定位和WiFi定位的優(yōu)缺點，利用擴展卡爾

5、曼濾波和無跡卡爾曼濾波算法對兩者進(jìn)行融合，結(jié)果表明，無跡卡爾曼濾波可以有效克服擴展卡爾曼濾波的缺點，使得融合后的定位結(jié)果在定位精度和穩(wěn)定性上都有很大的提高。⑷完成了室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)?；贏ndroid平臺、ArcEngine開發(fā)包以及Unity3D三維可視化引擎開發(fā)實現(xiàn)定位模塊和三維可視化模塊，該系統(tǒng)分移動端和監(jiān)控端兩部分，其中在移動端用戶可以利用WiFi、加速度、方向和陀螺儀等傳感器完成定位并將結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控端；在監(jiān)控端接收用