發(fā)布時間：2017-05-25 00:12

  本文關鍵詞：基于RSSI和地磁場特征融合的室內定位算法設計與研究，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備以及網(wǎng)絡科技的快速發(fā)展,越來越多的成熟化的網(wǎng)絡技術與傳感技術被廣泛應用在人類生活的方方面面。在室內定位這樣一個新的應用領域,研究者利用網(wǎng)絡技術和智能終端的傳感器作為輔助,最終實現(xiàn)精準的室內位置信息獲取成為了可能。精準高效的定位技術有著非常廣闊的應用前景,比如用于商業(yè)的導購,廣告信息的精準推送,甚至在一些特種行業(yè)如救災救援等諸多領域。定位技術,尤其是在室內環(huán)境中的定位技術的穩(wěn)定性,高效性和低成本,都是最終實現(xiàn)基于位置服務的必要前提和關鍵因素。目前主流的室內定位技術都是基于無線信號定位技術通過不同的數(shù)學估計模型最終實現(xiàn)位置預估。由于基于無線信號的定位技術完全依賴定位場景中的無線信號特征,然而在傳輸過程中無線信號易受到環(huán)境的干擾,加上定位算法最終需要通過概率估計模型進行估算,導致使用無線信號定位算法進行位置估計的最終結果精度和誤差較大,而且結果會發(fā)生漂移。若需提高算法精度則需要加大對定位實驗環(huán)境中無線節(jié)點硬件的投入,這樣勢必會導致成本過高,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水平設備,由于智能終端的發(fā)展應用和MEMS傳感器的進步而得以廣泛應用,為了完成輔助定位的功能,上述的傳感器可以對某個移動節(jié)點狀態(tài)以及外界特性進行精確的反應。本文考慮到了無線信號定位的有點和缺點,在定位過程中同時融合使用周圍環(huán)境信息(如地磁場信息)和使用運動狀態(tài)信息(如加速度信息)進行協(xié)同定位,提出了一種融合了地磁定位和基于運動狀態(tài)改進的無線信號定位算法的室內組合定位方法,通過室內人員所處位置的地磁場與無線信號特征來計算其位置坐標。算法利用基于無線信號的便捷性,同時利用地磁場特征定位無需硬件部署的低成本特性,將二者融合取長補短,使用地磁場定位的高精度彌補無線信號定位的高誤差。算法結合使用二者,作為整體,互相補充,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。本文首先介紹了項目的背景,以及無線信號定位,地磁定位的技術發(fā)展現(xiàn)狀和一些現(xiàn)有的成果。之后對以無線信號強度為基礎的RSSI原理進行了描述,同時對現(xiàn)今使用頻率較高的RSSI定位的方法與技術進行了說明,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動狀態(tài)與RSSI定位的融合算法,并對本文所述的使用RSSI定位和地磁場特征定位融合算法進行了試驗,并對實驗結果進行了分析。接著文章介紹了地磁匹配技術的基本原理,常見的主流地磁匹配技術的實現(xiàn)和應用,最后對各種地磁匹配技術的優(yōu)缺點進行了分析。本課題下一步對地磁圖重構技術作了相應介紹。章節(jié)中首先介紹了地磁圖技術的重要性,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。綜合各個插值算法的特點,在本文所述算法中根據(jù)算法的特點選用自然鄰點插值法,并且在文中做了詳細的原理分析。然后,設計了自然鄰點插值算法并且分析了所得結果。本文還介紹了Hausdorff度量,對其原理和使用方法進行了說明和分析。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的改進算法和地磁匹配算法進行融合,對其可行性和原理做了概述,并就算法的具體實現(xiàn)步驟和操作方法進行了詳細的說明。在整個算法的實現(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)域到使用地磁進行精細區(qū)域的定位。在地磁匹配步驟中,基于Hausdorff距離度量進行搜索匹配時,由粗到精的逐步優(yōu)化,縮小定位預估位置范圍,提高精度的同時兼顧了算法的效率和穩(wěn)定性。最后本文做了相關的仿真和實驗,實測結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。
【關鍵詞】：RSSI 地磁場 地磁圖匹配 地磁圖重構 室內定位
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 室內定位技術的意義9
• 1.2 室內定位技術研究與發(fā)展現(xiàn)狀9-12
• 1.3 論文的主要內容12-13
• 1.4 論文的組織形式13-15
• 2 相關定位技術研究15-38
• 2.1 基于運動狀態(tài)改進的RSSI定位技術15-30
• 2.1.1 RSSI室內定位技術簡述15-16
• 2.1.2 RSSI室內定位技術定位方法和原理16-21
• 2.1.3 RSSI測距模型21-22
• 2.1.4 運動預測模型22-23
• 2.1.5 基于運動狀態(tài)改進的RSSI定位算法23-26
• 2.1.6 算法實驗26-30
• 2.2 地磁場定位技術30-37
• 2.2.1 地磁場定位技術基本原理30-32
• 2.2.2 地磁場定位技術的應用設計32-34
• 2.2.3 地磁場匹配算法34-37
• 2.3 本章小結37-38
• 3 定位算法的融合相關技術研究與算法設計38-54
• 3.1 地磁圖重構技術概述38-44
• 3.1.1 地磁圖重構的必要性38
• 3.1.2 地磁圖重構的空間插值方法38-39
• 3.1.3 自然鄰點插值法39-42
• 3.1.4 自然鄰點算法實現(xiàn)和插值步驟42-44
• 3.2 基于Hausdorff相關度的地磁匹配算法44-46
• 3.2.1 Hausdorff相關度算法概述44-46
• 3.2.2 Hausdorff距離度量在地磁匹配中的應用46
• 3.3 基于運動狀態(tài)的RSSI定位算法和地磁場特征融合的定位算法46-52
• 3.3.1 融合算法的整體設計和原理46-48
• 3.3.2 算法的具體步驟和實現(xiàn)方法48-52
• 3.4 本章小結52-54
• 4 實驗實踐與結果分析54-64
• 4.1 定位系統(tǒng)整體設計54-56
• 4.2 實驗實地環(huán)境與硬件部署情況56-57
• 4.3 實驗程序說明57-62
• 4.4 實際定位結果和分析62-63
• 4.5 本章小結63-64
• 5 總結與展望64-66
• 5.1 論文總結64
• 5.2 論文的后續(xù)工作64-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-71
• 附錄71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 趙昭;陳小惠;;無線傳感器網(wǎng)絡中基于RSSI的改進定位算法[J];傳感技術學報;2009年03期

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

4 高洋,張健;基于自然鄰點插值的數(shù)據(jù)處理方法[J];中國科學院研究生院學報;2005年03期

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

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

  本文關鍵詞：基于RSSI和地磁場特征融合的室內定位算法設計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：392321