隨著移動設(shè)備和移動通信技術(shù)的廣泛使用,基于位置服務(wù)在生活中發(fā)揮著越來越重要的作用,人們對于定位技術(shù)的需求已經(jīng)從室外延伸到了室內(nèi),然而傳統(tǒng)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)由于信號受到建筑物的遮擋,無法滿足室內(nèi)定位的精度。室內(nèi)定位技術(shù)成為了國內(nèi)外研究的熱點(diǎn),并且形成了多種室內(nèi)定位技術(shù)共存的局面,其中WiFi、藍(lán)牙、超寬帶等網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)都依賴于基礎(chǔ)設(shè)施。利用智能手機(jī)運(yùn)動傳感器的行人航位推算技術(shù)具有短時間定位精度高、無需基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注,另外,地磁信號因其穩(wěn)定性好、室內(nèi)無縫覆蓋的特點(diǎn)在定位方面具有巨大潛力。文中利用手機(jī)作為定位終端,充分利用手機(jī)的加速度計、陀螺儀和磁力計,分析了行人航位推算技術(shù)和地磁定位技術(shù),并探討兩種技術(shù)的粒子濾波融合方法,最后在手機(jī)端進(jìn)行了室內(nèi)定位系統(tǒng)的初步驗證。本文研究內(nèi)容主要包括:（1）提高了行人航位推算技術(shù)的適應(yīng)性。針對傳統(tǒng)手機(jī)PDR算法受限于手機(jī)攜帶方式的問題,文中提出基于模式識別的PDR算法,利用手機(jī)加速度信號,通過采用“數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、特征提取、分類識別”的流程,利用K近鄰算法對手機(jī)的使用模式進(jìn)行了識別,并在基礎(chǔ)上提出了基于俯仰角的步頻探測算法,并通過實驗驗... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

行人航位推算基本原理

碩士學(xué)位論文10圖2-3利用有限狀態(tài)機(jī)進(jìn)行步頻探測Figure2-3Stepdetectionusingfinitestatemachine表2-1有限狀態(tài)機(jī)中的閾值Table2-1Thresholdinfinitestatemachine名稱Input含義加速度輸入運(yùn)動檢測閾值峰值閾值谷值閾值步態(tài)結(jié)束閾值4）自相關(guān)法相關(guān)分析算法利用行人連續(xù)運(yùn)動產(chǎn)生的加速度序列之間的相似性計步，因為行人行走時，加速度值呈周期性變化，所以同一人的行走周期僅在小范圍內(nèi)發(fā)生變化。求出當(dāng)前行走周期與上一時刻的行走周期之間的加速度的自相關(guān)性，就能根據(jù)自相關(guān)性的值來判斷行人的運(yùn)動狀態(tài)[71]。自相關(guān)系數(shù)計算公式如下：10[(()(,))(()(,))](,)(,)(,)ktkamkumtamktumttxmttmtmtt==+++=+（2-5）式中u(m,t)和(m,t)表示加速度序列{a(k),a(k+1),a(k+t1)}的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。因為不同行人或者同一人不同時刻的步頻不同，所以行走周期t需要動態(tài)確定，使自相關(guān)系數(shù)(m,t)達(dá)到最大值的t即為行走周期。maxmin(,)max(((,)))ttttmtxmt===（2-6）5）頻譜分析法使用快速傅里葉變換等方法對行人在時間周期T內(nèi)的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，得到加速度幅值的頻譜圖，通過基頻位置的波峰的高度是否大于預(yù)設(shè)的閾值，判斷行人是否行走一步，用基頻乘以數(shù)據(jù)時長，計算出行人在時間周期T內(nèi)的步數(shù)。2.2.2步長估計使用加速度數(shù)據(jù)能夠很好地估計步長，已經(jīng)有多種步長估計方法，常見的方

碩士學(xué)位論文12圖2-4地理坐標(biāo)系和手機(jī)坐標(biāo)系Figure2-4Geographiccoordinatesystemandmobilephonecoordinatesystem由于智能手機(jī)中的加速度數(shù)據(jù)和磁力計數(shù)據(jù)是在手機(jī)坐標(biāo)系下的，而PDR導(dǎo)航定位的目的是獲得行人在地理坐標(biāo)系中的位置，因此有時需要對坐標(biāo)系進(jìn)行變換。手機(jī)坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的關(guān)系可以使用歐拉角表示，分別為偏航角、俯仰角和翻滾角。為航向角，表示繞Z軸旋轉(zhuǎn)，代表設(shè)備的Y軸與磁北方向的夾角；為俯仰角，表示繞X軸旋轉(zhuǎn)，表示代表設(shè)備的屏幕與平行于地面的平面之間的夾角，假設(shè)設(shè)備的下邊緣面向用戶，屏幕是朝上的，那么將設(shè)備的下邊緣向地面傾斜就會產(chǎn)生一個正的俯仰角度；為翻滾角，表示繞Y軸旋轉(zhuǎn)，表示垂直于設(shè)備屏幕的平面與平行地面的平面之間的夾角，假設(shè)設(shè)備的底部邊緣面向用戶，屏幕是朝上的，將設(shè)備的右邊向地面傾斜會產(chǎn)生一個正的滾動角。手機(jī)坐標(biāo)系可由地理坐標(biāo)系與旋轉(zhuǎn)矩陣得到，由歐拉角組成的旋轉(zhuǎn)矩陣如下:coscossincossinsincoscossinsincoscossinsinsincossinsinsincossincoscossinsinsincoscoscosbnC=++++（2-10）當(dāng)手機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時候，加速度三軸輸出值和重力矢量的關(guān)系可用式2-11表示，g為重力加速度，為導(dǎo)航系到手機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，則利用式2-12可以得到俯仰角和翻滾角：[]=[00]=[]（2-11）{=2(,√2+2=arctan2(,)（2-12）磁力計測得手機(jī)坐標(biāo)系下的地磁強(qiáng)度(h,,),導(dǎo)航系中的地磁強(qiáng)度為，它們的關(guān)系可以用式2-6表示，理想情況下偏航角可以由磁力計輸出值計算得到。


本文編號：3126979