本文關(guān)鍵詞： GPS定位 能耗模型 室內(nèi)外判別 城市峽谷 協(xié)同定位　出處：《中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術(shù)研究院)》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：GPS定位逐漸滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鞣N應(yīng)用場景,如交通運輸行業(yè)、室外定位導航、野生動物跟蹤、運動健康記錄等領(lǐng)域,并誕生了很多基于位置的服務(wù)。目前,基于GPS的定位技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到車輛、手機等終端設(shè)備上,提供便捷易用的定位服務(wù)。然而,國內(nèi)外的研究工作表明,GPS定位在實際應(yīng)用場景仍然有兩個重大缺陷。首先,GPS定位過程涉及到大量的浮點運算,算法復雜度很高,導致GPS功耗極大。受到終端續(xù)航能力的限制,功耗問題仍然是GPS模塊長期連續(xù)運行的一個重要約束。其次,在城市峽谷等復雜環(huán)境下,GPS信號受到多徑干擾等影響,無法獲取正確的衛(wèi)星信息,產(chǎn)生了幾十米甚至上百米的定位誤差,不能滿足各種應(yīng)用的定位需求。針對當前GPS定位技術(shù)存在的問題,本文主要做了三個方面的工作:·GPS定位能耗模型與低功耗設(shè)計:這一項工作首先研究了GPS模塊的通用綜合能耗機理,通過對主流芯片的黑盒子解剖,針對射頻前端、并行計算硬件、CPU能耗表征、關(guān)鍵任務(wù)分解和能耗因子分拆,建立了以核心計算單元為變量的能耗模型。這個模型涵蓋了科研和商用系統(tǒng)的基本架構(gòu),為定位算法理論研究和能耗優(yōu)化的系統(tǒng)實現(xiàn)提供橋梁。其次,在開源GPS接收機上,我們設(shè)計了各個軟件過程的測試用例,運行真實軌跡數(shù)據(jù),來確定能耗參數(shù)的取值。最后,在能耗模型的基礎(chǔ)上,找到對定位功耗貢獻最大的單元,提出了一種選擇性跟蹤算法。它通過定位上下文選擇少數(shù)的優(yōu)質(zhì)衛(wèi)星組合,減少同步衛(wèi)星數(shù),并降低定位能耗。實際道路實驗表明,在犧牲少量定位精度時,定位功耗至少降低23.4%。·低功耗室內(nèi)外情境感知:室內(nèi)外檢測為移動設(shè)備的環(huán)境感知提供了非常有用的提示。本文提出了一種新的室內(nèi)外判別方法Sat Probe,建立了可見衛(wèi)星數(shù)目與室內(nèi)外狀態(tài)的聯(lián)系。Sat Probe設(shè)計了輕量級的衛(wèi)星存在性判斷算法,不需要通過大量的計算來獲得最終的GPS位置,就可以快速判定可見衛(wèi)星數(shù)目,實現(xiàn)超低功耗的室內(nèi)外情境感知。實驗表明,Sat Probe的檢測精度高于前人的方法,在檢測能效和檢測時間上有超過一個數(shù)量級的性能提升�！こ鞘袓{谷中的高精度GPS定位:城市峽谷效應(yīng)導致GPS定位精度受到嚴重影響。本文以共享單車為例,探討如何用多個節(jié)點的協(xié)同工作,來克服城市峽谷效應(yīng)。具體地說,本文設(shè)計了一個共享單車網(wǎng)絡(luò)Bike Net,它將一些單車組織成一個單車網(wǎng)絡(luò),讓路過的用戶參與眾包任務(wù),打開手機上的無線電掃描器、加速度計和磁傳感器,機會式地測量單車節(jié)點之間的距離和方向,得到單車網(wǎng)絡(luò)的幾何圖形。然后,Bike Net將所有單車節(jié)點的衛(wèi)星觀測量都映射到一個種子節(jié)點。借助于高質(zhì)量的、幾何多樣性的衛(wèi)星觀測量,種子節(jié)點能計算出精確位置,從而推算出網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點的位置。我們在居民區(qū)和商業(yè)區(qū)分別展開實驗測試。實驗表明,與傳統(tǒng)GPS和節(jié)點級協(xié)同定位相比,Bike Net的定位精度、適用范圍和抗干擾能力都有了顯著提高。
[Abstract]:GPS positioning technology has been widely used in many fields such as transportation industry , outdoor positioning navigation , wildlife tracking , sports health record and so on . In this paper , we have designed a shared single - car network , a single - car network , which can be used to measure the distance and direction between the single - car nodes . The experiment shows that the positioning accuracy , application range and anti - interference ability of the mobile phone are improved significantly compared with the traditional GPS and node - level cooperative positioning .

【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院深圳先進技術(shù)研究院)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P228.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬大喜;劉昭華;肖海平;;《GPS定位技術(shù)及應(yīng)用》課程教學的若干思考[J];全球定位系統(tǒng);2005年05期

2 吉長東;徐愛功;;“GPS定位技術(shù)與應(yīng)用”課程教學改革初探[J];礦山測量;2010年01期

3 申小平;曹豪榮;唐錢龍;;GPS定位技術(shù)在建筑物變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J];土工基礎(chǔ);2012年02期

4 田建軍;張?zhí)烀?;實時動態(tài)RTK定位技術(shù)在土地測繪中的應(yīng)用[J];科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力;2013年04期

5 施品浩;GPS定位技術(shù)的新進展[J];地礦測繪;2001年02期

6 施品浩;徠卡GPS定位技術(shù)又登新臺階[J];礦山測量;2001年02期

7 施品浩;徠卡GPS定位技術(shù)又出新產(chǎn)品[J];中國水利;2001年06期

8 李征航;GPS定位技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J];全球定位系統(tǒng);2001年02期

9 趙暉,夏顯文;GPS定位技術(shù)在杭州灣大橋項目中的應(yīng)用[J];水運工程;2004年08期

10 劉三枝,李明峰,馮寶紅;《GPS定位技術(shù)與應(yīng)用》課程教學改革研究[J];礦山測量;2005年02期

相關(guān)會議論文 前10條

1 郭洪濤;;論定位技術(shù)對位置業(yè)務(wù)的影響[A];黑龍江省通信學會學術(shù)年會論文集[C];2005年

2 林章盤;;RTK定位技術(shù)在上街大學城放樣應(yīng)用與體會[A];科學合理用地 人地和諧相處2008年學術(shù)年會論文集[C];2008年

3 姜春才;王春耀;王冬;;GPS定位技術(shù)在高層建筑物平面變形監(jiān)測中的應(yīng)用[A];2011全國礦山測量新技術(shù)學術(shù)會議論文集[C];2011年

4 趙暉;夏顯文;;GPS定位技術(shù)在杭州灣跨海大橋項目中的應(yīng)用[A];華東地區(qū)第九次測繪學術(shù)交流大會論文集[C];2005年

5 李風華;劉建軍;張仁和;;水平陣匹配場定位技術(shù)研究[A];2004年全國水聲學學術(shù)會議論文集[C];2004年

6 王斌;;移動互聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)分析及融合方式探討[A];2012全國無線及移動通信學術(shù)大會論文集（下）[C];2012年

7 ;移動終端定位技術(shù)淺析[A];四川省通信學會2005年學術(shù)年會論文集[C];2005年

8 董景利;張玉生;葉長青;;RTK定位技術(shù)在鐵路測量中的應(yīng)用[A];華東六省一市測繪學會第十一次學術(shù)交流會論文集[C];2009年

9 胡正群;施滸立;裴軍;杜曉輝;;基于信號強度的定位技術(shù)分析研究[A];第二屆中國衛(wèi)星導航學術(shù)年會電子文集[C];2011年

10 杜鋒;田世偉;李廣俠;;WLAN定位綜述[A];第五屆中國衛(wèi)星導航學術(shù)年會論文集-S9 組合導航與導航新方法[C];2014年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 馮飛;定位技術(shù)：失而復得不是夢？[N];中國知識產(chǎn)權(quán)報;2014年

2 赫澄;日益豐富的定位技術(shù)[N];中國國門時報;2006年

3 錢小聰 王志勤;定位技術(shù)支撐移動位置服務(wù)[N];人民郵電;2002年

4 ;3G網(wǎng)絡(luò)的SUPLA-GPS定位技術(shù)[N];人民郵電;2005年

5 ;移動定位之技術(shù)選擇[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2003年

6 ■ Motorola MPS 解決方案經(jīng)理　吳章先 ■ 北京移動通信有限責任公司 鐘瑜偉;GSM網(wǎng)中的定位技術(shù)及其演進[N];計算機世界;2005年

7 高鳴矯/DigiTimes;QUALCOMM定位技術(shù)全球創(chuàng)佳績[N];電子資訊時報;2005年

8 記者 林威;貴州移動利用定位技術(shù)打擊偽基站[N];人民郵電;2014年

9 岳軼群 翁敬農(nóng);LBS應(yīng)用的特點[N];中國測繪報;2006年

10 北京 RattleSnak;病毒中的重定位技術(shù)[N];電腦報;2003年

相關(guān)博士學位論文 前6條

1 王滿意;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線層析成像定位技術(shù)的研究[D];中國礦業(yè)大學;2015年

2 鄒德岳;異構(gòu)無線系統(tǒng)室內(nèi)外無縫定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

3 倪巍;無線蜂窩網(wǎng)、局域網(wǎng)中定位技術(shù)和多址系統(tǒng)研究[D];復旦大學;2005年

4 鄧志安;基于學習算法的WLAN室內(nèi)定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

5 丁根明;基于人工智能的室內(nèi)指紋定位技術(shù)研究[D];北京交通大學;2015年

6 薛林;無線通信中的定位技術(shù)及其在AD HOC路由策略中的應(yīng)用[D];山東師范大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 高溪;基于信道狀態(tài)信息的室內(nèi)移動檢測和定位技術(shù)研究[D];燕山大學;2015年

2 后茜;LTE系統(tǒng)中終端定位技術(shù)的研究[D];桂林電子科技大學;2015年

3 周桂春;基于ZigBee的三維目標定位技術(shù)研究[D];南京理工大學;2015年

4 何艷軍;基于FM的定位技術(shù)研究[D];湘潭大學;2015年

5 劉文平;基于BIM與定位技術(shù)的施工事故預(yù)警機制研究[D];清華大學;2015年

6 徐濤;大型物流配送中心的定位技術(shù)研究[D];北京郵電大學;2013年

7 高懷X;面向復雜城市環(huán)境的車輛RFID融合定位技術(shù)研究[D];東南大學;2015年

8 陳光榮;基于GPS定位技術(shù)的車輛行駛里程計算研究與應(yīng)用[D];西南交通大學;2016年

9 季凌禹;基于iOS的WIFI室內(nèi)定位技術(shù)研究[D];西南交通大學;2016年

10 武路杰;基于Monte Carlo算法的RFID室內(nèi)定位技術(shù)的研究[D];中國科學技術(shù)大學;2016年

，

本文編號：1548303