隨著智能手機性能與普及率的不斷提升,基于位置的服務(wù)需求與日俱增,實時并準(zhǔn)確定位和跟蹤室內(nèi)外人員的能力變得越來越重要。然而,能夠提供準(zhǔn)確室外定位的全球定位系統(tǒng)在室內(nèi)多數(shù)情況下無法定位,因此近年來室內(nèi)精確定位成為受到廣泛關(guān)注的研究熱點。通過智能手機與基礎(chǔ)設(shè)施（Wi-Fi、藍牙節(jié)點等）互動能夠為室內(nèi)行人提供較為準(zhǔn)確的定位,但布局設(shè)施對于個人用戶成本較高,且無法應(yīng)用于未知環(huán)境�；趹T性的定位系統(tǒng)無需基礎(chǔ)設(shè)施輔助,但存在慣性傳感器固有的誤差累積問題。本研究以智能手機為平臺,結(jié)合航向濾波器與圖像閉環(huán)檢測器,設(shè)計了當(dāng)目標(biāo)環(huán)境無基礎(chǔ)設(shè)施或先驗信息輔助時,應(yīng)用于室內(nèi)的實時行人定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)精度高、可靠性強,針對長達207米的行走軌跡,系統(tǒng)的平均定位誤差僅為0.83米,無需Wi-Fi、藍牙節(jié)點布局,也不需要針對目標(biāo)環(huán)境建立地圖或圖像數(shù)據(jù)庫。針對該系統(tǒng)的行人航向估計,本文提出了混合航向濾波方法,利用信息濾波器與互補濾波器的優(yōu)勢,融合智能手機平臺的慣性傳感器與視覺傳感器信息,提升行人行進方向估計的長期穩(wěn)定性。實驗結(jié)果表明,在總體轉(zhuǎn)向1800度后,該方法的平均航向估計誤差僅為3.09度。由于航向濾波無法消除內(nèi)... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１正ＥＥ?Ｘｐｌｏｒｅ上檢索的室內(nèi)＇定位與ＬＢＳ的２０年期刊與會議論文數(shù)量??

謝江太爭博士：學(xué)位論文?第１拳緒論??（■＾。，少。）?（＾ｉ－ｉ？?ｙｉ－＼?－￣?－??Ｋ?Ｕ??圖１．２行人航位推算原理示例??１．２．１．１步長模型??在碁于歩長模型的ＰＤＲ中，已有許多針對步長估計方法的研究。例如在??ＡｌｅｋｓａｎｄｒＭｉｋｏｖ等學(xué)者［３９］的研究中，認(rèn)為步長僅與垂宣方向的加速度有關(guān)。Ｗｅｎ－??Ｙｕａｈ?Ｓｈｉｈ等學(xué)者＿的研究認(rèn)為步長與身高在行走時的變化有關(guān)。Ｒｕｉ?Ｚｈａｎｇ等學(xué)??者［４１］的研宄認(rèn)為步長與上述兩種廣素均有關(guān)。ＱｉｎｇｌｉｎＴｉａｎ等學(xué)者ＰＩ認(rèn)為，步長模??型與步頻的平方根和腿長的積成比例關(guān)系，該比例因乎與男女性別有關(guān)，男性為??０．３１３９，女性為０．２９７５。此外，對寧初始的步長，則僅與腿長成比例，比例＿子??與上述數(shù)值不同，但也與性別相關(guān)。??已有的步長模型對于步長的估計窘別并不大。實際上，由于每個步伐之間的??獨立性，單次步長估計的誤差并沒有累積性；然而單次航＿向的誤差卻是在每步中??不斷累積的，因此相較于步長誤差，航向誤差對于定位精度的影響更為明顯。例??如在Ｊｅｏｎｇ?Ｗｏｎ?Ｋｉｍ等學(xué)者Ｍ的ＰＤＲ系統(tǒng)中，在直線走出１００步，７４．２米的距??離后，步長估計的誤差僅為２．５３米，但在前３０步以內(nèi)，航向偏移的誤差就能達??到５度以上，假設(shè)不適用其他方法校正航向偏移，以５度偏移行走７４米，最終??可能會產(chǎn)生６．４７米的定位偏移。而在ＱｉｎｇｌｉｎＴｉａｎ［４４＾ＰＤＲ方法中，在９６．３３米??的路徑中步長誤差僅為０．０４米，但航向誤差超過１４．２３度。該方法中額外使用了??地圖邊界粒子濾波與ＮＦＣ角度修正航向的漂移，但若假設(shè)沒有額外校正＊僅使用??慣性

浙江大學(xué)博土學(xué)位論文第１拳緒論??間超過了?１５５７８毫秒，而圖像幀的分辨率僅為６４０ｘ４８０。同樣地，在ＹａｎＺｈｏｕ的??研宄中，若當(dāng)前圖像與數(shù)據(jù)庫中的圖像匹配的點對達到５０對時，定位這張圖像位??置的平均時間超過了?５０００毫秒。??１．２．２．３?閉＿測??上述兩種定位輔助方法都需要與外部設(shè)施交互，或詳細地了解＿標(biāo)環(huán)境信息，??這使得系統(tǒng)在應(yīng)用于全新的場暈時變得不可靠：，因此在無基礎(chǔ)設(shè)施輔助或先驗信??息的情況下，只能依拳自身傳感器對歷史信息進行搜索匹配以校正偏差。除了圖??像配準(zhǔn)，另一種通過圖像輔助減少定位誤差累積的有效方是閉環(huán)檢測，其基本??原理是，在定位過程中隨著時間的推移不斷拍攝圖像，判斷當(dāng)前圖像在歷史圖像??序列中是否出現(xiàn)過，以此來將當(dāng)前的定位修正為己訪問過的位置ａ囡此，閉環(huán)檢??測不需要擁有對目標(biāo)區(qū)域的先驗知識，在定位系統(tǒng)中的實際應(yīng)用更為廣泛。圖１．３??是一個閉環(huán)檢測的示意圖，在行進一個環(huán)形路徑（紅線）時，行人視角觀察到前??方地點與記憶中的地點（藍色圓圈）在畫面上吻合，因此判斷自已回到了出發(fā)點，??路徑形成了閉環(huán)。??油ＡＶＵＩ穴＾＼???：■?ｊ?ｄ?ｒ?？？■■■．．Ｔａ．??剛０?〇??浙江大竽體兩ｔｓ??／?ｍ／?ｔ??茫萆Ｂ點實驗室＾?■??＿?光子字念木團際〇?？?－??圖１．３閉環(huán)檢測原理示意圖??９??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國通信業(yè)為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供有力支撐 2017年通信業(yè)統(tǒng)計公報[J].   通信企業(yè)管理. 2018(02)
[2]科技部發(fā)布《導(dǎo)航與位置服務(wù)科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》[J].   衛(wèi)星應(yīng)用. 2012(05)

博士論文
[1]移動計算平臺的室內(nèi)定位系統(tǒng)研究及優(yōu)化加速[D]. 田清霖.浙江大學(xué) 2016



本文編號：3499660