本文關(guān)鍵詞：基于RSSI和地磁場(chǎng)特征融合的室內(nèi)定位算法設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著智能便攜式終端設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)科技的快速發(fā)展,越來越多的成熟化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳感技術(shù)被廣泛應(yīng)用在人類生活的方方面面。在室內(nèi)定位這樣一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域,研究者利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能終端的傳感器作為輔助,最終實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的室內(nèi)位置信息獲取成為了可能。精準(zhǔn)高效的定位技術(shù)有著非常廣闊的應(yīng)用前景,比如用于商業(yè)的導(dǎo)購,廣告信息的精準(zhǔn)推送,甚至在一些特種行業(yè)如救災(zāi)救援等諸多領(lǐng)域。定位技術(shù),尤其是在室內(nèi)環(huán)境中的定位技術(shù)的穩(wěn)定性,高效性和低成本,都是最終實(shí)現(xiàn)基于位置服務(wù)的必要前提和關(guān)鍵因素。目前主流的室內(nèi)定位技術(shù)都是基于無線信號(hào)定位技術(shù)通過不同的數(shù)學(xué)估計(jì)模型最終實(shí)現(xiàn)位置預(yù)估。由于基于無線信號(hào)的定位技術(shù)完全依賴定位場(chǎng)景中的無線信號(hào)特征,然而在傳輸過程中無線信號(hào)易受到環(huán)境的干擾,加上定位算法最終需要通過概率估計(jì)模型進(jìn)行估算,導(dǎo)致使用無線信號(hào)定位算法進(jìn)行位置估計(jì)的最終結(jié)果精度和誤差較大,而且結(jié)果會(huì)發(fā)生漂移。若需提高算法精度則需要加大對(duì)定位實(shí)驗(yàn)環(huán)境中無線節(jié)點(diǎn)硬件的投入,這樣勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致成本過高,而無法大規(guī)模部署使用。陀螺儀、地磁傳感器、重力傳感器等一系列過去高端的高技術(shù)水平設(shè)備,由于智能終端的發(fā)展應(yīng)用和MEMS傳感器的進(jìn)步而得以廣泛應(yīng)用,為了完成輔助定位的功能,上述的傳感器可以對(duì)某個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)以及外界特性進(jìn)行精確的反應(yīng)。本文考慮到了無線信號(hào)定位的有點(diǎn)和缺點(diǎn),在定位過程中同時(shí)融合使用周圍環(huán)境信息(如地磁場(chǎng)信息)和使用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息(如加速度信息)進(jìn)行協(xié)同定位,提出了一種融合了地磁定位和基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改進(jìn)的無線信號(hào)定位算法的室內(nèi)組合定位方法,通過室內(nèi)人員所處位置的地磁場(chǎng)與無線信號(hào)特征來計(jì)算其位置坐標(biāo)。算法利用基于無線信號(hào)的便捷性,同時(shí)利用地磁場(chǎng)特征定位無需硬件部署的低成本特性,將二者融合取長(zhǎng)補(bǔ)短,使用地磁場(chǎng)定位的高精度彌補(bǔ)無線信號(hào)定位的高誤差。算法結(jié)合使用二者,作為整體,互相補(bǔ)充,改善了使用單一算法的不穩(wěn)定的特性,增加了算法的效率。本文首先介紹了項(xiàng)目的背景,以及無線信號(hào)定位,地磁定位的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和一些現(xiàn)有的成果。之后對(duì)以無線信號(hào)強(qiáng)度為基礎(chǔ)的RSSI原理進(jìn)行了描述,同時(shí)對(duì)現(xiàn)今使用頻率較高的RSSI定位的方法與技術(shù)進(jìn)行了說明,接著介紹本文所用到的RSSI的傳播模型,并做了分析,最后又介紹了本文中提出的使用運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與RSSI定位的融合算法,并對(duì)本文所述的使用RSSI定位和地磁場(chǎng)特征定位融合算法進(jìn)行了試驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。接著文章介紹了地磁匹配技術(shù)的基本原理,常見的主流地磁匹配技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用,最后對(duì)各種地磁匹配技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。本課題下一步對(duì)地磁圖重構(gòu)技術(shù)作了相應(yīng)介紹。章節(jié)中首先介紹了地磁圖技術(shù)的重要性,以及在地磁定位算法中的意義。然后文中介紹了地磁圖重構(gòu)的插值方法,為了能夠提高算法的定位精度,我們主要研究了空間插值的方法。綜合各個(gè)插值算法的特點(diǎn),在本文所述算法中根據(jù)算法的特點(diǎn)選用自然鄰點(diǎn)插值法,并且在文中做了詳細(xì)的原理分析。然后,設(shè)計(jì)了自然鄰點(diǎn)插值算法并且分析了所得結(jié)果。本文還介紹了Hausdorff度量,對(duì)其原理和使用方法進(jìn)行了說明和分析。介紹了怎樣在地磁匹配算法中引入Hausdorff相關(guān)度。隨后,本文介紹了整體的融合算法,完整地闡述了如何將RSSI的改進(jìn)算法和地磁匹配算法進(jìn)行融合,對(duì)其可行性和原理做了概述,并就算法的具體實(shí)現(xiàn)步驟和操作方法進(jìn)行了詳細(xì)的說明。在整個(gè)算法的實(shí)現(xiàn)過程中,分步優(yōu)化的思路貫穿始終,從使用RSSI定位算法確定粗區(qū)域到使用地磁進(jìn)行精細(xì)區(qū)域的定位。在地磁匹配步驟中,基于Hausdorff距離度量進(jìn)行搜索匹配時(shí),由粗到精的逐步優(yōu)化,縮小定位預(yù)估位置范圍,提高精度的同時(shí)兼顧了算法的效率和穩(wěn)定性。最后本文做了相關(guān)的仿真和實(shí)驗(yàn),實(shí)測(cè)結(jié)果表明本文算法有較好的定位精度,證明了本文定位方法具有一定的可行性。
【關(guān)鍵詞】：RSSI 地磁場(chǎng) 地磁圖匹配 地磁圖重構(gòu) 室內(nèi)定位
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 室內(nèi)定位技術(shù)的意義9
• 1.2 室內(nèi)定位技術(shù)研究與發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.3 論文的主要內(nèi)容12-13
• 1.4 論文的組織形式13-15
• 2 相關(guān)定位技術(shù)研究15-38
• 2.1 基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改進(jìn)的RSSI定位技術(shù)15-30
• 2.1.1 RSSI室內(nèi)定位技術(shù)簡(jiǎn)述15-16
• 2.1.2 RSSI室內(nèi)定位技術(shù)定位方法和原理16-21
• 2.1.3 RSSI測(cè)距模型21-22
• 2.1.4 運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)模型22-23
• 2.1.5 基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改進(jìn)的RSSI定位算法23-26
• 2.1.6 算法實(shí)驗(yàn)26-30
• 2.2 地磁場(chǎng)定位技術(shù)30-37
• 2.2.1 地磁場(chǎng)定位技術(shù)基本原理30-32
• 2.2.2 地磁場(chǎng)定位技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)32-34
• 2.2.3 地磁場(chǎng)匹配算法34-37
• 2.3 本章小結(jié)37-38
• 3 定位算法的融合相關(guān)技術(shù)研究與算法設(shè)計(jì)38-54
• 3.1 地磁圖重構(gòu)技術(shù)概述38-44
• 3.1.1 地磁圖重構(gòu)的必要性38
• 3.1.2 地磁圖重構(gòu)的空間插值方法38-39
• 3.1.3 自然鄰點(diǎn)插值法39-42
• 3.1.4 自然鄰點(diǎn)算法實(shí)現(xiàn)和插值步驟42-44
• 3.2 基于Hausdorff相關(guān)度的地磁匹配算法44-46
• 3.2.1 Hausdorff相關(guān)度算法概述44-46
• 3.2.2 Hausdorff距離度量在地磁匹配中的應(yīng)用46
• 3.3 基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的RSSI定位算法和地磁場(chǎng)特征融合的定位算法46-52
• 3.3.1 融合算法的整體設(shè)計(jì)和原理46-48
• 3.3.2 算法的具體步驟和實(shí)現(xiàn)方法48-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 4 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐與結(jié)果分析54-64
• 4.1 定位系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)54-56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)實(shí)地環(huán)境與硬件部署情況56-57
• 4.3 實(shí)驗(yàn)程序說明57-62
• 4.4 實(shí)際定位結(jié)果和分析62-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 5 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 論文總結(jié)64
• 5.2 論文的后續(xù)工作64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄71

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 趙昭;陳小惠;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于RSSI的改進(jìn)定位算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2009年03期

2 周小平,周瑞忠;用Voronoi圖進(jìn)行新型自然鄰居插值的幾何學(xué)方法與特性[J];計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

3 周艷;李海成;;基于RSSI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空間定位算法[J];通信學(xué)報(bào);2009年06期

4 高洋,張健;基于自然鄰點(diǎn)插值的數(shù)據(jù)處理方法[J];中國(guó)科學(xué)院研究生院學(xué)報(bào);2005年03期

5 鄧中亮;余彥培;袁協(xié);萬能;楊磊;;室內(nèi)定位現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)研究(英文)[J];中國(guó)通信;2013年03期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 梁瑩;INS/地磁匹配組合導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于RSSI和地磁場(chǎng)特征融合的室內(nèi)定位算法設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：392321