本文關(guān)鍵詞：基于改進(jìn)航位推算和粒子濾波的IMU室內(nèi)定位算法，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展和智慧城市建設(shè)的興起,人們對(duì)室內(nèi)位置服務(wù)例如目標(biāo)發(fā)現(xiàn)、醫(yī)療服務(wù)和智能家居的需求與日俱增。傳統(tǒng)的GPS和蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在室外定位精度比較高,但是在室內(nèi)由于墻體的阻擋,射頻信號(hào)往往受到干擾,使定位精度大大降低。目前室內(nèi)定位技術(shù)主要是基于各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),如Wi-Fi、RFID(Radio Frequency Identification)、WLAN(Wireless Local Area Networks)等,利用接收信號(hào)強(qiáng)度(Received Signal Strength,RSS)來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。但是由于多徑效應(yīng)、信號(hào)衰減、人的走動(dòng)等的影響導(dǎo)致室內(nèi)環(huán)境比較復(fù)雜,RSS的變化比較大,因此基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位精度受到限制,并且這些定位技術(shù)需要輔助相應(yīng)的信號(hào)基站。基于以上原因,本論文考慮使用IMU定位,它利用慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)推算下一時(shí)刻用戶的位置,估計(jì)行走軌跡,不需要輔助信號(hào)基站,具有完全自主、不受外界環(huán)境影響等特點(diǎn),并且慣性測(cè)量單元已經(jīng)廣泛安裝在智能移動(dòng)終端中,無(wú)需增添新的配件�；诖颂岢隽嘶诟倪M(jìn)航位推算和粒子濾波的IMU室內(nèi)定位算法,本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:1.提出了基于IMU的室內(nèi)定位算法框架,該框架包括步數(shù)檢測(cè)、步長(zhǎng)估計(jì)、航位估計(jì)和粒子濾波優(yōu)化算法等模塊。針對(duì)原有航位推算模型數(shù)據(jù)處理誤差大,定位精度低,在原有模型上優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理過(guò)程,提出了步數(shù)檢測(cè)算法和自適應(yīng)步長(zhǎng)估計(jì)算法,步數(shù)檢測(cè)算法通過(guò)引入時(shí)間窗口檢測(cè)和動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(Dynamic Time Warping,DTW)距離算法,限制步數(shù)的間隔時(shí)間和比對(duì)相鄰步伐的相似度剔除誤差數(shù)據(jù),使步數(shù)檢測(cè)更加精準(zhǔn);自適應(yīng)步長(zhǎng)估計(jì)算法利用步長(zhǎng)與步頻、加速度的關(guān)系及線性回歸算法訓(xùn)練步長(zhǎng)模型增加算法的自適應(yīng)性,使估計(jì)的步長(zhǎng)與實(shí)際步長(zhǎng)更加接近,減少步長(zhǎng)估計(jì)誤差。2.在航位推算模型的基礎(chǔ)上引入粒子濾波,完成了IMU定位算法的定位信息整合和優(yōu)化過(guò)程,是IMU定位算法的重要一環(huán)。但是傳統(tǒng)的粒子濾波算法存在粒子貧化和退化問(wèn)題,基于此提出了基于幾何中心和似然估計(jì)的粒子濾波算法,在重采樣階段,利用幾何中心思想實(shí)現(xiàn)部分粒子重采樣,通過(guò)粒子與幾何中心的距離篩選重采樣粒子。在粒子權(quán)重計(jì)算階段,針對(duì)非平穩(wěn)非高斯觀測(cè)噪聲導(dǎo)致粒子濾波算法估計(jì)精度低、易發(fā)散的問(wèn)題,提出了基于似然估計(jì)的非高斯噪聲參數(shù)估計(jì),取代了傳統(tǒng)算法中測(cè)量噪聲的高斯密度函數(shù)近似估計(jì),不僅解決了粒子貧化和退化問(wèn)題,而且提高了定位精度。采用Matlab2010a分別對(duì)步數(shù)檢測(cè)算法、步長(zhǎng)估計(jì)算法、改進(jìn)粒子濾波算法和IMU定位算法進(jìn)行仿真分析,證明了所提出算法的合理性和有效性,能夠有效提高定位精度,減少定位誤差。
【關(guān)鍵詞】：IMU 室內(nèi)定位 航位推算 粒子濾波
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN713
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-18
• 第2章 室內(nèi)定位技術(shù)的理論研究18-34
• 2.1 定位的基本方法18-25
• 2.1.1 三邊定位法18-19
• 2.1.2 三角定位法19-20
• 2.1.3 極大似然估計(jì)法20-21
• 2.1.4 TOA算法21-22
• 2.1.5 TDOA算法22-24
• 2.1.6 AOA算法24-25
• 2.2 室內(nèi)定位技術(shù)分類25-31
• 2.2.1 基于GPS的室內(nèi)定位25-26
• 2.2.2 基于慣性測(cè)量單元的室內(nèi)定位26-27
• 2.2.3 基于短距離無(wú)線通信技術(shù)的室內(nèi)定位27-31
• 2.3 現(xiàn)有室內(nèi)定位方法中存在的問(wèn)題31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第3章 基于改進(jìn)航位推算的IMU室內(nèi)定位算法34-48
• 3.1 IMU室內(nèi)定位框架34-35
• 3.2 航位推算原理35-37
• 3.3 步數(shù)檢測(cè)算法37-40
• 3.3.1 人行走時(shí)步長(zhǎng)與加速度的關(guān)系37-38
• 3.3.2 步數(shù)檢測(cè)原理38-40
• 3.4 自適應(yīng)步長(zhǎng)估計(jì)算法40-45
• 3.5 航位估計(jì)算法45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-48
• 第4章 改進(jìn)的粒子濾波算法48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 基本粒子濾波算法的研究48-49
• 4.3 基于幾何中心和似然估計(jì)的粒子濾波算法的研究49-55
• 4.3.1 基于幾何中心的部分重采樣算法49-52
• 4.3.2 基于似然估計(jì)的非高斯噪聲參數(shù)估計(jì)52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-58
• 第5章 算法的仿真與分析58-66
• 5.1 改進(jìn)粒子濾波算法的仿真與分析58-61
• 5.2 改進(jìn)IMU室內(nèi)定位的仿真與分析61-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 第6章 總結(jié)與展望66-68
• 6.1 總結(jié)66
• 6.2 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 作者簡(jiǎn)介72
• 攻讀碩士期間取得的科研成果72-73
• 致謝73

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1 趙軍;李鴻斌;王智;;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位系統(tǒng)研究[J];信息與控制;2008年04期

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3 汪苑;林錦國(guó);;幾種常用室內(nèi)定位技術(shù)的探討[J];中國(guó)儀器儀表;2011年02期

4 王麗英;;導(dǎo)航發(fā)展的新熱點(diǎn)——室內(nèi)定位[J];今日電子;2011年12期

5 ;衛(wèi)星信號(hào)易被干擾 室內(nèi)定位技術(shù)解析[J];金卡工程;2012年07期

6 李振;姚以鵬;;大型公共場(chǎng)館智能室內(nèi)定位導(dǎo)游系統(tǒng)的技術(shù)研究[J];廣東科技;2013年12期

7 袁飛;;淺談室內(nèi)定位與機(jī)場(chǎng)旅客個(gè)性化服務(wù)[J];中國(guó)科技信息;2014年08期

8 張玉梅;康曉霞;;救援隊(duì)員室內(nèi)定位技術(shù)分析[J];消防科學(xué)與技術(shù);2012年06期

9 楊華;劉軍發(fā);陳益強(qiáng);;一種基于多終端動(dòng)態(tài)協(xié)同的室內(nèi)定位方法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2012年07期

10 胡天琨;葉建芳;;基于手持設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2012年13期

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1 張立立;鐘耳順;;無(wú)線室內(nèi)定位技術(shù)[A];中國(guó)地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)第八屆年會(huì)論文集[C];2004年

2 郭明濤;李文元;龔福春;;室內(nèi)定位方法分析[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會(huì)通信與信息技術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

3 郭旭斌;葉長(zhǎng)城;王憶文;李輝;;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位系統(tǒng)[A];第十五屆計(jì)算機(jī)工程與工藝年會(huì)暨第一屆微處理器技術(shù)論壇論文集（A輯）[C];2011年

4 房秉毅;李熹;;超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)研究[A];2005年全國(guó)超寬帶無(wú)線通信技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

5 高雪晨;蔣泰;曹林峰;;基于RFID的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];廣西計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

6 徐勁松;盧曉春;邊玉敬;;基于UWB的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真[A];2009全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

7 雷地球;羅海勇;劉曉明;;一種基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第六屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議（HHME2010)、第19屆全國(guó)多媒體學(xué)術(shù)會(huì)議（NCMT2010）、第6屆全國(guó)人機(jī)交互學(xué)術(shù)會(huì)議（CHCI2010）、第5屆全國(guó)普適計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議（PCC2010）論文集[C];2010年

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1 本報(bào)記者 馬靜t，

本文編號(hào)：263641