隨著無線通信和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速發(fā)展,基于位置的服務(wù)特別是室內(nèi)定位得到越來越多的重視。在室內(nèi)定位中,地磁信號(hào)由于時(shí)間穩(wěn)定性和位置差異性可以作為位置指紋在預(yù)先建立的指紋庫中進(jìn)行匹配定位,但是室內(nèi)地磁指紋的位置分辨率很低,很難直接進(jìn)行定位;而基于慣性傳感器信息的行人航跡推算(PDR)在短距離內(nèi)定位精確但存在累積誤差;將兩者融合定位可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。為了提高定位精度,本文在地磁指紋地圖構(gòu)建方法和PDR算法以及二者融合算法方面進(jìn)行一些探索研究�；诘卮胖讣y的定位方法分為離線建庫和在線匹配兩步。在離線建庫中,為了在采集相同指紋點(diǎn)數(shù)的情況下,達(dá)到更高的構(gòu)建精度,提出了一種模擬退火優(yōu)化傳統(tǒng)BP網(wǎng)絡(luò)的模型預(yù)測(cè)方法:通過模擬退火優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)(SA-BP)中的權(quán)值及閾值,避免其在訓(xùn)練過程中陷入局部最優(yōu)解,提高模型的預(yù)測(cè)性能。在實(shí)際場(chǎng)景中的實(shí)驗(yàn)表明:該方法用相同的指紋點(diǎn)構(gòu)建出來的指紋地圖估值誤差比利用普通克里金插值方法誤差要低;同時(shí)在保證定位精度的前提下,也降低了采集工作量�；趹T性傳感器的PDR定位算法分為步頻檢測(cè),步長估計(jì)和方向估計(jì)三方面。為了提高PDR的定位精度,使用加速度數(shù)據(jù)并設(shè)置閾值及狀態(tài)值的改變進(jìn)行步頻檢測(cè);引入步頻參數(shù)構(gòu)建非線性模型進(jìn)行步長估計(jì);并且提出了一種粒子群優(yōu)化粒子濾波(PSO-IPF)的PDR定位算法。與此同時(shí),為了提高對(duì)采集設(shè)備和行人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的模式識(shí)別的準(zhǔn)確率,利用粒子群優(yōu)化支持向量機(jī)(PSO-SVM)中的高斯核函數(shù)的寬度?及懲罰因子C,構(gòu)建出新的分類器。在實(shí)際場(chǎng)景中的實(shí)驗(yàn)表明:改進(jìn)后的PDR算法比傳統(tǒng)PDR算法有更高的定位精度。在融合定位算法中,提出了一種前向序列匹配算法,通過PDR將連續(xù)時(shí)刻獲得的地磁信息序列化,利用隱馬爾科夫模型(HMM)將定位數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。在實(shí)際場(chǎng)景中的實(shí)驗(yàn)表明:此定位算法比傳統(tǒng)的混合定位算法(卡爾曼濾波,粒子濾波)有更高的定位精度。經(jīng)過實(shí)際室內(nèi)環(huán)境定位實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本文提出的定位算法具有較優(yōu)越的定位性能,其定位精度達(dá)到了0.921m,可以滿足對(duì)室內(nèi)定位精度的需求。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：TP212
【部分圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文71.2T/m左右[53,54]。同時(shí)相應(yīng)的研究表明電視機(jī)，冰箱，電腦等物體對(duì)地磁信號(hào)影響較小[55,56]。下面對(duì)室內(nèi)地磁場(chǎng)特性進(jìn)行具體分析。2.1.2室內(nèi)地磁特性分析在室內(nèi)定位中，選用智能手機(jī)作為移動(dòng)終端來采集數(shù)據(jù)，智能手機(jī)內(nèi)嵌的磁傳感器采集到的磁場(chǎng)值是X,Y,Z軸的三個(gè)分量,,xyzBBB。由于地磁場(chǎng)模值222xyzBBBB是一個(gè)變化非常小并基本不隨手機(jī)搖晃變化的量，具有相對(duì)的穩(wěn)定性。因此，本文主要對(duì)地磁模值在不同情況下的特性進(jìn)行分析。（1）地磁的時(shí)間穩(wěn)定性室內(nèi)地磁在一般情況下是比較穩(wěn)定的。圖2-1為在不同時(shí)間中用同一手機(jī)沿著實(shí)驗(yàn)室同一走廊行走收集到的地磁信息，兩次采集數(shù)據(jù)時(shí)間間隔一個(gè)月。圖2-1不同時(shí)間段測(cè)量的磁場(chǎng)值比較Fig.2-1Comparisonofmagneticfieldvaluesmeasuredatdifferenttimeperiods由圖2-1可以看出，兩次不同的時(shí)間情況下，地磁信息雖然沒有完全重合，但總體上是相對(duì)穩(wěn)定不變的。（2）地磁在不同走廊下的差異性由于地磁信號(hào)受到建筑物的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及金屬物體排放等的影響，所以不同的建筑物往往呈現(xiàn)出不同的地磁信號(hào)分布。圖2-2為分別用智能手機(jī)沿著實(shí)驗(yàn)室2層走廊和圖書館2層走廊行走收集到的地磁場(chǎng)信息。

中北大學(xué)學(xué)位論文8圖2-2不同走廊的地磁信號(hào)分布Fig.2-2Geomagneticsignaldistributionindifferentcorridors由圖2-2可以看出，分別在實(shí)驗(yàn)樓2層和圖書館2層走廊測(cè)量得到的地磁數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它們的地磁場(chǎng)強(qiáng)度由于內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)不同而有著明顯的差異。（3）裝置差異性和高度分析由于不同手機(jī)一般裝有不同的磁傳感器，而且在采集數(shù)據(jù)及定位的過程中，不同的人手持手機(jī)的高度往往也不一樣，有必要對(duì)這些情況進(jìn)行研究，通過兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)來證明：首先使用小米7A手機(jī)與iphone6Plus手機(jī)對(duì)地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行采集收集，作為對(duì)裝置差異性的研究；同時(shí)利用iphone6Plus手機(jī)分別在0.5米、1米和1.5米的三個(gè)不同高度處采集地磁信息，作為對(duì)不同高度的分析；圖2-3和2-4分別為手機(jī)采集到的數(shù)據(jù)：圖2-3不同智能手機(jī)采集的地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)Fig.2-3Geomagneticdatacollectedbydifferentsmartphones

中北大學(xué)學(xué)位論文8圖2-2不同走廊的地磁信號(hào)分布Fig.2-2Geomagneticsignaldistributionindifferentcorridors由圖2-2可以看出，分別在實(shí)驗(yàn)樓2層和圖書館2層走廊測(cè)量得到的地磁數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)它們的地磁場(chǎng)強(qiáng)度由于內(nèi)部的建筑結(jié)構(gòu)不同而有著明顯的差異。（3）裝置差異性和高度分析由于不同手機(jī)一般裝有不同的磁傳感器，而且在采集數(shù)據(jù)及定位的過程中，不同的人手持手機(jī)的高度往往也不一樣，有必要對(duì)這些情況進(jìn)行研究，通過兩個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)來證明：首先使用小米7A手機(jī)與iphone6Plus手機(jī)對(duì)地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行采集收集，作為對(duì)裝置差異性的研究；同時(shí)利用iphone6Plus手機(jī)分別在0.5米、1米和1.5米的三個(gè)不同高度處采集地磁信息，作為對(duì)不同高度的分析；圖2-3和2-4分別為手機(jī)采集到的數(shù)據(jù)：圖2-3不同智能手機(jī)采集的地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)Fig.2-3Geomagneticdatacollectedbydifferentsmartphones
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本文編號(hào)：2892412