【摘要】：以GPS、北斗為代表的全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)是目前使用最為廣泛的導(dǎo)航定位技術(shù)。但在一些挑戰(zhàn)環(huán)境中,如地下、水下、峽谷、洞穴或室內(nèi)等區(qū)域,單純使用GNSS信號會有較大的定位誤差,甚至導(dǎo)致無法進行定位服務(wù)。在此背景下,通過使用人工磁信號產(chǎn)生的低頻磁場進行定位的方法具有特有的優(yōu)勢。本文給出了基于低頻磁信標(biāo)的自主導(dǎo)航定位技術(shù),對于水下跟蹤定位、地下生物探索以及室內(nèi)機器人導(dǎo)航等單獨采用GNSS技術(shù)定位影響較大的場景下,為實現(xiàn)全天時、高精度的自主定位提供了一種有效的解決思路。首先分析了國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)狀,目前基于磁信標(biāo)的定位方法逐漸地嶄露頭角,但研究成果相對較少。研究了磁場的分布特性,包括畢奧-薩伐爾定律、磁偶極子及磁矩等定理,分析了不同介質(zhì)下的作用距離,梳理了基于低頻磁場下的定位理論,并給出了基于單磁信標(biāo)模型下的定位推導(dǎo)。研究了分別基于集中式和基于分立式的雙磁信標(biāo)定位方法,給出了原理推導(dǎo)并進行了仿真分析,結(jié)果表明,分立式雙磁信標(biāo)定位方法具有更好的定位效果;然后分析了影響定位誤差的因素,包括信噪比、信標(biāo)與傳感器的相對偏轉(zhuǎn)角以及磁衰減介質(zhì)對定位效果的影響,總結(jié)了基于磁信標(biāo)的定位方法的基本特性,為提高定位精度奠定了理論基礎(chǔ)。然后,研究了基于多磁信標(biāo)的3D定位方法。首先,對該方法給出了原理性的推導(dǎo)和實現(xiàn)的具體步驟。設(shè)計并進行了仿真實驗,通過實驗數(shù)據(jù)分析、驗證了這種定位方法的有效性。然后,從原理上分析了2D算法和3D算法的優(yōu)缺點以及應(yīng)用條件,并通過仿真實驗進行了分析驗證。然后,利用搭建的實驗平臺,對所給出的2D定位方法進行了一系列實地實驗,驗證了該方法的可行性。研究了基于智能搜索算法的磁信標(biāo)定位方法,首先給出了基于模擬退火算法的磁信標(biāo)定位方法,分析了模擬退火算法的原理,設(shè)計了實驗操作步驟,并通過仿真實驗進行分析驗證。然后,針對模擬退火算法的使用過程中對全局搜索的能力較差、參數(shù)對算法性能影響較大的問題,提出了基于布谷鳥搜索算法(Cuckoo Search,CS)的磁信標(biāo)定位方法,分析了CS算法的原理,給出了實驗步驟,并通過仿真實驗驗證了該方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN96
【圖文】：

圖 1-1 類 GPS 定位方法示意圖究人員 Janne Haverinen 提出了一種過在四個的建筑物內(nèi)進行一系列全局進行了人體自我定位實驗。該研究表的穩(wěn)定性。這是利用地球磁場的磁定

利用地磁場的人體定位示意圖

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