【摘要】：近年來(lái)室內(nèi)定位已成為定位領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),提出的定位方法大多應(yīng)用在室內(nèi)二維平面。但隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城鎮(zhèn)化率不斷提高,城市內(nèi)高樓林立,僅僅在室內(nèi)二維平面定位已不能滿足日常生活的需求。另外,高精度、廉價(jià)、實(shí)時(shí)的定位方法也是目前室內(nèi)定位領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。本文以智能手機(jī)為研究平臺(tái),采用智能手機(jī)內(nèi)部集成的WIFI模塊和各種傳感器采集數(shù)據(jù),重點(diǎn)圍繞相對(duì)氣壓測(cè)高方法,三維行人航跡推算(PDR)定位算法和采用無(wú)跡卡爾曼濾波(UKF)算法對(duì)WIFI定位和改進(jìn)后的三維PDR定位的融合定位算法展開(kāi)了研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:分析了氣壓測(cè)高的原理,研究了一種基于相對(duì)氣壓測(cè)高的樓層判定方法。根據(jù)在特定時(shí)間段建筑物內(nèi)部大氣壓相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn),采用相對(duì)氣壓測(cè)量高度的方式,結(jié)合建筑物的層高信息對(duì)樓層進(jìn)行判定。采用該方法判定樓層,測(cè)量的高度值允許有一定誤差,誤差的絕對(duì)值需小于樓層層高的一半。提出了改進(jìn)的三維PDR定位算法。第一,當(dāng)檢測(cè)出行人處于水平行進(jìn)運(yùn)動(dòng)模式時(shí),采用本文研究的基于相對(duì)氣壓測(cè)高的樓層判定方法判定行人所在的樓層,結(jié)合建筑物的層高信息計(jì)算行人所處位置的高度,其他運(yùn)動(dòng)姿態(tài)仍采用傳統(tǒng)的三維PDR計(jì)算公式計(jì)算行人所處位置的高度。第二,當(dāng)檢測(cè)出行人在窄道區(qū)域行走時(shí),采用傳統(tǒng)的三維PDR計(jì)算公式計(jì)算行人E軸和N軸的數(shù)據(jù)后,將窄道寬度方向?qū)?yīng)的坐標(biāo)值置為窄道寬度的中間值,在此基礎(chǔ)上對(duì)行人進(jìn)行下一步的定位推算。改進(jìn)后的三維PDR定位算法在一定條件下降低了誤差累積程度,減小了定位誤差。探討了采用傳統(tǒng)的三維PDR定位算法,基于WIFI的室內(nèi)位置指紋定位算法進(jìn)行定位的優(yōu)缺點(diǎn),把首個(gè)WIFI定位結(jié)果設(shè)定為濾波啟動(dòng)值和改進(jìn)后的三維PDR定位算法的初始值,將WIFI定位方法和改進(jìn)后的三維PDR定位算法采用無(wú)跡卡爾曼濾波進(jìn)行融合。實(shí)驗(yàn)表明,融合后的算法提高了定位的精度和穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖２．１超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑（２）超聲波定位逡逑超聲波是一種震動(dòng)頻率大于兩萬(wàn)赫茲的機(jī)械波，可在固體、氣體、液體介質(zhì)中逡逑傳播�；诔暡ǖ氖覂�(nèi)定位系統(tǒng)以測(cè)距為基礎(chǔ)［２３］。首先，超聲波由超聲波傳感器逡逑產(chǎn)生；其次，超聲波在介質(zhì)中傳播，傳播速度乘以傳播時(shí)間得到傳播距離；最后，逡逑

對(duì)應(yīng)的定位算法將在本章２．２和２．３兩節(jié)作詳細(xì)介紹。逡逑（１）基于信號(hào)到達(dá)時(shí)間的定位方法逡逑如圖２．２所示，已知三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（Ｘｉ，ｙｉ）（０＜ｉ＜４），求待測(cè)目標(biāo)的坐標(biāo)（ｘ，ｙ）逡逑需獲得三個(gè)參考節(jié)點(diǎn)到待測(cè)目標(biāo)的距離ｄ，。根據(jù)采用的定位技術(shù)，將信號(hào)傳播速度逡逑乘以信號(hào)傳播時(shí)間得到信號(hào)傳播距離，在傳輸?shù)臒o(wú)線信號(hào)加上時(shí)間戳信息從而獲得逡逑參考節(jié)點(diǎn)到待測(cè)目標(biāo)的距離ｄ，，。逡逑ｙ逡逑＼邋（ｘ２，ｙ２）邋Ｊ逡逑Ｏ邐義逡逑圖２．２基于ＴＯＡ的定位示意圖逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN92

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