發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 04:38

【摘要】：隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展與智能手機(jī)的普及,基于位置的服務(wù)(Location Based Service,LBS)在越來(lái)越多的應(yīng)用中起著重要的作用,室內(nèi)定位技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。目前在室內(nèi)定位技術(shù)中,基于行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)的定位方法,僅利用慣性傳感器,通過(guò)計(jì)算行人行走過(guò)程中每步的步長(zhǎng)和方向就可以推算出行人的軌跡,硬件成本低、易于推廣。PDR方法存在累積誤差,與WiFi融合的定位方案可在一定程度上消除累計(jì)誤差的影響,但WiFi等無(wú)線定位依賴基礎(chǔ)設(shè)施,很多室內(nèi)環(huán)境依然缺乏這樣的基礎(chǔ)設(shè)施。而現(xiàn)有使用地圖約束的方法具有低定位精度和高復(fù)雜度的缺點(diǎn)。本文針對(duì)上述問(wèn)題,從室內(nèi)空間信息及其模型的視角出發(fā),研究了基于粒子濾波的免基礎(chǔ)設(shè)施的室內(nèi)定位方法。首先基于智能手機(jī)慣性傳感器的室內(nèi)地標(biāo)感知方法,給出了融合PDR、地標(biāo)和地圖信息的增強(qiáng)型粒子濾波定位方法,通過(guò)地圖信息來(lái)約束粒子,通過(guò)識(shí)別環(huán)境中的地標(biāo)來(lái)校正累積誤差,并通過(guò)精煉步長(zhǎng)模型參數(shù),使之適用于不同行人的步長(zhǎng)特征。然后基于智能手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備對(duì)低功耗和低復(fù)雜度的要求,進(jìn)一步提出了基于圖模型融合地標(biāo)的PDR室內(nèi)行人定位方法。該圖模型由狹長(zhǎng)區(qū)域一維Voronoi圖和開(kāi)闊區(qū)域二維網(wǎng)格圖組合而成,代表的是一種完全離散的狀態(tài)空間。同時(shí)建立了基于圖模型的粒子濾波傳播模型,通過(guò)基于圖模型的方向校準(zhǔn)方法和粒子回溯方法,進(jìn)一步消除PDR累積誤差帶來(lái)的位置估計(jì)錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增強(qiáng)型粒子濾波定位方法在200個(gè)粒子的作用下,80%情況下達(dá)到2.8m的定位精度,與現(xiàn)有僅使用地圖約束的粒子濾波定位方法相比,定位精度提高了20%;基于圖模型融合地標(biāo)的PDR室內(nèi)行人定位方法在50個(gè)粒子的作用下,80%的情況達(dá)到2.7m的定位精度,相比于傳統(tǒng)粒子濾波融合定位方法,粒子數(shù)減少到原有的四分之一,大大降低了行人運(yùn)動(dòng)模型所需的粒子數(shù),降低了算法的復(fù)雜度,精度與復(fù)雜度都達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP212;TN92
【圖文】：

第二章 融合地圖信息和慣性傳感器定位的基本原理章 融合地圖信息和慣性傳感器定位的基本原性傳感器定位技術(shù)進(jìn)行介紹，并分別對(duì)其主要模塊：步伐探測(cè)進(jìn)行重點(diǎn)描述。其次，對(duì)室內(nèi)空間模型及其地圖匹配技術(shù)進(jìn)行歸合地圖信息和 PDR 定位的算法進(jìn)行詳細(xì)描述，包括粒子濾波狀重要性采樣與重采樣等步驟。航位推算的慣性傳感器定位技術(shù)位技術(shù)早期主要用于航海當(dāng)中，基本原理是利用方向傳感器和角和位移，從而由前一時(shí)刻目標(biāo)的位置和航向推算出當(dāng)前時(shí)刻目

年人自然行走的步頻在 95~125 步/分鐘。步長(zhǎng)范圍在 50~80cm。不同行人的步、自身習(xí)慣和路面情況等相關(guān)。自然行走狀態(tài)下行人的速度變化不明顯，步長(zhǎng)的變化不大，但不相等。人前進(jìn)方向和垂直方向的加速度信號(hào)波形能夠反映出步態(tài)的周期性變化。人行走過(guò)程中加速度信號(hào)的峰值、方差等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和步長(zhǎng)具有很好的相關(guān)性。同路面條件下，基于加速度的步長(zhǎng)估計(jì)模型可能不同，例如行人在平地情況下走的模型可能不相同。-2 所示，基于行人航位推算的慣性傳感器定位系統(tǒng)通常情況下分為三個(gè)步驟計(jì)和方向判別模塊。PDR 算法首先完成基于加速度傳感器的步伐探測(cè)算法，，然后在這些步態(tài)事件的基礎(chǔ)上分析行走特征，計(jì)算行走中每一步的步長(zhǎng)，度計(jì)、陀螺儀解算出航向角，在給定一個(gè)初始位置后，根據(jù)以上三步的循環(huán)算，步態(tài)事件不斷觸發(fā)并更新位置。本文采用智能手機(jī)作為硬件平臺(tái)，利用統(tǒng)的相關(guān)方法。

東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文墻、障礙物等空間結(jié)構(gòu)將室內(nèi)空間進(jìn)行劃分的結(jié)果，其簡(jiǎn)明地表達(dá)了適用于導(dǎo)航的網(wǎng)所示，這種室內(nèi)空間劃分方式顯然比格網(wǎng)模型更為簡(jiǎn)潔，但只能提供有限精度的目標(biāo)邊界表示的模型將室內(nèi)空間中房間、障礙物等空間要素的邊界表示為基本幾何形狀的線、面等。該模型通常由建筑設(shè)計(jì) CAD 圖轉(zhuǎn)換得到，主要表達(dá)墻、柱子、門等建筑基信息，這種模型是一種簡(jiǎn)潔的室內(nèi)空間表示方式，但缺乏對(duì)室內(nèi)空間要素拓?fù)浜驼Z(yǔ)義

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 余彥培;;一種融合地圖與傳感器信息的室內(nèi)地圖匹配新算法[J];電訊技術(shù);2014年12期

2 趙銳;鐘榜;朱祖禮;馬樂(lè);姚金飛;;室內(nèi)定位技術(shù)及應(yīng)用綜述[J];電子科技;2014年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 汪娜;面向室內(nèi)空間的時(shí)空數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李志強(qiáng);基于粒子濾波和電子地圖融合的室內(nèi)定位技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2783497