【摘要】：隨著第四次科技革命的深入發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的市場(chǎng)將被廣泛開拓,室內(nèi)定位技術(shù)也是其中一員。Wi-Fi信號(hào)功率可以作為表征地理位置信息的“指紋”,以此為基礎(chǔ)可進(jìn)行指紋匹配定位。然而多變的室內(nèi)環(huán)境導(dǎo)致Wi-Fi信號(hào)波動(dòng)較大,所以定位準(zhǔn)確度較低。地磁強(qiáng)度信息是室內(nèi)環(huán)境中穩(wěn)定性較高的信息資源,而且室內(nèi)地磁信號(hào)的強(qiáng)度分布不均勻,這使得地磁信息也可以作為區(qū)分地理位置的有利依據(jù)。然而,不同地理位置的地磁強(qiáng)度又可能是相似的,單獨(dú)使用地磁信息進(jìn)行室內(nèi)定位的算法比較復(fù)雜,不易于實(shí)現(xiàn)。根據(jù)行人運(yùn)動(dòng)特征而提出的行人航位推算定位,以遞推的形式估計(jì)行人位置坐標(biāo),該定位方法存在累積誤差,無法實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的定位目標(biāo)。由于單一的Wi-Fi、地磁和行人航位推算定位都存在明顯的缺陷,為實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),克服彼此的不足,經(jīng)過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的研究和實(shí)驗(yàn)分析,本文將改進(jìn)粒子濾波融合定位系統(tǒng)作為最終的定位方案,其研究過程分為如下三步進(jìn)行:(1)本文基于Wi-Fi和地磁進(jìn)行擴(kuò)展指紋定位。離線階段,多次采集室內(nèi)所有參考點(diǎn)處多個(gè)Wi-Fi信號(hào)功率和地磁強(qiáng)度數(shù)據(jù),分別進(jìn)行均值處理和高斯擬合處理,生成初始的指紋數(shù)據(jù)庫,再經(jīng)過三次樣條插值處理,構(gòu)建豐富的擴(kuò)展指紋數(shù)據(jù)庫。在線階段,采集待定位點(diǎn)的Wi-Fi和地磁指紋信息,基于自適應(yīng)加權(quán)K近鄰(Self-adaptive Weighted K-nearest Neighbor,SA-WKNN)算法對(duì)待定位點(diǎn)進(jìn)行位置估計(jì)。經(jīng)驗(yàn)證,擴(kuò)展指紋比單一指紋的定位性能更優(yōu)。(2)針對(duì)行人航位推算定位,本文通過智能手機(jī)的慣性傳感器采集行人行走過程中的加速度、角速度和方向數(shù)據(jù)。根據(jù)加速度數(shù)據(jù)估算出步數(shù)和步長,根據(jù)角速度和方向數(shù)據(jù)聯(lián)合估計(jì)前進(jìn)的方向角,再結(jié)合行人上一步的位置坐標(biāo)便可估算出當(dāng)前位置坐標(biāo)。經(jīng)驗(yàn)證,改進(jìn)后的步長和方向估計(jì)都實(shí)現(xiàn)了良好的效果。(3)本文采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)方法對(duì)粒子濾波(Particle Filter,PF)進(jìn)行了改進(jìn)�；诟倪M(jìn)PF算法對(duì)上述兩種定位方法進(jìn)行融合,將擴(kuò)展指紋定位的結(jié)果作為測(cè)量值,將行人航位推算定位結(jié)果作為狀態(tài)值,據(jù)此完成動(dòng)態(tài)的融合定位。經(jīng)過與傳統(tǒng)的融合定位算法相比較,本文提出的算法能實(shí)現(xiàn)精度更高、穩(wěn)定性更好的定位效果。
【圖文】：

到的Ｗｉ－Ｆｉ信號(hào)指紋與一個(gè)己經(jīng)建立好的數(shù)據(jù)庫中所有參考點(diǎn)的Ｗｉ－Ｆｉ指紋進(jìn)行匹逡逑配，，根據(jù)匹配到最相似的參考點(diǎn)來估計(jì)待定位點(diǎn)的坐標(biāo)，這個(gè)匹配定位的過程也逡逑可以看作一個(gè)模式識(shí)別的過程。Ｗｉ－Ｒ室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)的框圖如圖２－１所示：逡逑＾明ａ土卜邐線下Ｗｉ－Ｆｉ指紋采１邐ｉｆ構(gòu)建位置指紋數(shù)＾逡逑設(shè)置參考點(diǎn)、—邐ｍ邐—？據(jù)庫逡逑＼邐／邐＼邐邐／邐＼邐邐邐逡逑—？指紋匹配定位——？指紋定位結(jié)果逡逑＼邐邐邐ｙ邐＼邐ｙ邐＼邐ｙ逡逑圖２－ｉ邋ｗｉ－ｎ室內(nèi)指紋定位系統(tǒng)框圖逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｗｉ－Ｆｉ邋ｉｎｄｏｏｒ邋ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ邋ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．１．１邐Ｗｉ－Ｆｉ信號(hào)傳播模型逡逑在沒有任何障礙物阻擋和多徑干擾的理想空間環(huán)境中，ｗｉ－ｎ信號(hào)是按照固定逡逑的路徑損耗模型向四周傳播的。假設(shè)Ｗｉ－Ｆｉ接入點(diǎn)的所有同向天線輻射的功率為逡逑尸，，那么距離接入點(diǎn)ｄ米處的接收天線的接收功率為：逡逑８逡逑

５0（Ｘ0，ｙ0）邐Ｘ逡逑圖２－３行人航位推算定位示意圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ邋ｄｅａｄ邋ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ邋ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ逡逑一般地，行人航位推算定位的系統(tǒng)框圖如圖２－４所示：逡逑／邋＼逡逑邐？？步數(shù)檢測(cè)邋邐逡逑（邐＾邐ｖ－邋邐／逡逑加速度傳感器－邐邐逡逑Ｉ邐）邐（邐＾逡逑邐？步長推算——邐（邐邐．逡逑Ｖ＾邐行人航位推算逡逑定位逡逑＼，邐邐／逡逑／邐＾邐（邐＼逡逑數(shù)字羅盤邋邐？方向角推算邋邐逡逑ｖ邐ｙ邐＼邐／逡逑圖２＞４行人航位推算定位系統(tǒng)框圖逡逑Ｆｉｇ．２－４邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ邋Ｄｅａｄ邋Ｒｅｃｋｏｎｉｎｇ邋ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑假設(shè)行人航位推算定位初始時(shí)刻的坐標(biāo)＆（七，＞0是已知的，根據(jù)以下計(jì)算公逡逑式可以得出任意ａ時(shí)刻的位置＆邋（＆，邋＞＾）。逡逑ｋ逡逑ｘｋ邋＝ｘ０邋ｓｉｎＧｉ逡逑＾邋／＝；邐（２－Ｈ）逡逑ｙｔ＝ｙ0＋Ｙｊ，＇ｃｏｓ°－逡逑．邋，＝１逡逑其中，＾是第／步的步長和方位角，根據(jù)前一步行人所在位置與當(dāng)前位置逡逑之間的步長及方位角即可推算出當(dāng)前的位置坐標(biāo)。逡逑顯然每一步的步長和方位角都會(huì)存在測(cè)量誤差
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN713;TP212

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王天昊;吳信銀;涂琦;王曉偉;;計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別在室內(nèi)定位的應(yīng)用[J];電子技術(shù)與軟件工程;2015年16期

2 王富強(qiáng);薛志偉;齊曉飛;林蓉;;室內(nèi)地圖研究綜述[J];地礦測(cè)繪;2012年02期

3 陳陽舟;孫章固;馬海波;;基于平方根UKF的車輛組合導(dǎo)航[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2008年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 張濟(jì)楷;基于改進(jìn)指紋算法的Wi-Fi指紋室內(nèi)定位技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2017年

2 蘇邵麟;基于手機(jī)傳感器和地標(biāo)的Radio Map建立算法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2651459