針對傳統(tǒng)地磁定位粒子濾波算法因地磁場非唯一性以及狀態(tài)更新方程行人航跡推算（PDR）累積誤差對定位精度的影響,對其進(jìn)行改進(jìn),提出了1種無線保真（WiFi）、地磁融合的室內(nèi)粒子濾波定位方法。該方法通過WiFi構(gòu)建初始區(qū)域,提高粒子濾波算法粒子初始的準(zhǔn)確度;實(shí)時對初始區(qū)域進(jìn)行更新,當(dāng)更新后粒子與初始區(qū)域的重復(fù)度低于閾值時,對粒子重新初始化,從而實(shí)時糾正PDR的累積誤差;對地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換降低手機(jī)姿態(tài)對地磁信號穩(wěn)定性的影響,并以地磁3軸數(shù)據(jù)代替地磁強(qiáng)度進(jìn)行權(quán)重計算,增加地磁信息的維度,提高匹配率。實(shí)驗(yàn)證明,該方法平均定位精度在1.989 m,滿足室內(nèi)定位精度的需求,在定位精度以及穩(wěn)定性上,均優(yōu)于傳統(tǒng)的地磁定位算法。 

【文章來源】：導(dǎo)航定位學(xué)報. 2020,8(01)CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

可得室內(nèi)地磁強(qiáng)度具有差異性，但不具

閔?的相應(yīng)的地磁指紋，即利用智能手機(jī)采集，計算地磁強(qiáng)度，計算公式為=x++222Μyz（1）式中：M是該特征點(diǎn)的地磁強(qiáng)度；x、y、z分別是手機(jī)采集的3軸數(shù)據(jù)。對采集的地磁強(qiáng)度進(jìn)行處理制作等值線圖，如圖1所示。圖1地磁強(qiáng)度的空間分布從圖1可得室內(nèi)地磁強(qiáng)度具有差異性，但不具有唯一性，在進(jìn)行加權(quán)位置計算時，造成計算位置的偏差較明顯，此外手機(jī)姿態(tài)對地磁強(qiáng)度的影響明顯如圖2所示，根據(jù)采集的磁場數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)場內(nèi)不同位置模值的最大差異為9μT，而手機(jī)姿態(tài)對圖2不同姿態(tài)下地磁強(qiáng)度變化

第1期宋世銘.一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的室內(nèi)融合定位方法101某一位置的地磁模值的最大差異為8μT，所以以地磁強(qiáng)度作為地磁指紋匹配率低，因此本文提出了以手機(jī)采集的地磁x、y、z3軸數(shù)據(jù)作為地磁指紋用于匹配定位。1.2地磁信息的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換雖然地磁數(shù)據(jù)在穩(wěn)定性上有較好的表現(xiàn)，但易受到手機(jī)姿態(tài)的影響，為了獲取較為穩(wěn)定的地磁指紋，就需要對載體坐標(biāo)系下獲取的地磁信息向世界坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)換，載體地磁數(shù)據(jù)向世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換如圖3所示。圖3載體坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換智能手機(jī)中提供了計算旋轉(zhuǎn)矩陣的方法getRotationMatrix()，可直接得到旋轉(zhuǎn)矩陣R，方法getOrientation()可計算載體的航位角、俯仰角以及翻滾角。利用式（2）完成載體坐標(biāo)系下向世界坐標(biāo)系的地磁信息轉(zhuǎn)換，即SaSaSaXxYyZz=R（2）式中：R為3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣；xa、ya、za為載體坐標(biāo)系下的地磁數(shù)據(jù)；XS、YS、ZS為世界坐標(biāo)系下的地磁數(shù)據(jù)。在保證俯仰角以及翻滾角不變的情況下（水平放置），改變航位角，手機(jī)采集到的原始地磁信息與世界坐標(biāo)系的地磁信息分別如圖4所示。由圖4可得，載體坐標(biāo)系下的地磁數(shù)據(jù)在航位角發(fā)生改變時，3軸數(shù)據(jù)會發(fā)生明顯的變化，而在轉(zhuǎn)換之后，3軸數(shù)據(jù)受姿態(tài)影響較小，因此采集世圖4載體坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)下的地磁3軸數(shù)據(jù)界坐標(biāo)系下的地磁信息作為地磁指紋。然而，在世界坐標(biāo)系下的各地磁指紋均存在1個分量趨于0，直接用于定位時匹配度低（維度為2），為了提高地磁信息匹配的維度，需進(jìn)一步將地磁指紋轉(zhuǎn)化為載體坐標(biāo)系下的地磁信息，轉(zhuǎn)換公式為()()()aSaSaSyxzxXyYzZφθΦ=

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]適用手機(jī)多使用模式的地磁匹配室內(nèi)定位方法的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 李罩羚.東南大學(xué) 2017
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本文編號：3534074