基于行人航位推算的室內(nèi)定位方法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和智能手機(jī)的普及，基于位置的服務(wù)(Location Based Service，LBS)在越來越多的應(yīng)用中起著重要的作用，室內(nèi)定位技術(shù)逐漸成為研究的熱點(diǎn)。目前在室內(nèi)定位技術(shù)中，基于行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)的定位方法，僅利用慣性傳感器，通過計(jì)算行人行走過程中每步的步長和方向就可以推算出行人的軌跡，硬件成本低、易于推廣。但目前已有的研究還沒有考慮行人行走過程中傳感器的位

2、置變化，導(dǎo)致估計(jì)誤差較大。
　　本文的研究目標(biāo)是通過改進(jìn)PDR系統(tǒng)中步長估計(jì)算法和方向判別算法，解決手機(jī)在口袋中擺動(dòng)導(dǎo)致定位誤差較大這個(gè)問題。利用智能手機(jī)自帶的慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)獲取行人行走時(shí)的傳感器數(shù)據(jù)?？紤]到行人通常將手機(jī)放置在褲子口袋中，本文采用了基于腿部擺動(dòng)角度的步伐探測和步長估計(jì)算法。當(dāng)手機(jī)放置在行人口袋中，手機(jī)不可避免的存在傾斜和晃動(dòng)的情況。此時(shí)，通過手機(jī)測量的行

3、人腿部擺動(dòng)角度數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于PDR系統(tǒng)當(dāng)中會引起較大誤差。本文通過建立數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)的分析了當(dāng)手機(jī)發(fā)生傾斜時(shí)，通過傳感器測量出的角度值和行人實(shí)際腿部擺動(dòng)角度的關(guān)系，改進(jìn)步長估計(jì)算法的流程，使腿部擺動(dòng)角度的測量更加準(zhǔn)確，進(jìn)而提高步長估計(jì)的精度。當(dāng)手機(jī)擺動(dòng)發(fā)生在行人轉(zhuǎn)向的過程中，目前已有的方向判別算法分析了轉(zhuǎn)向不足效應(yīng)，但是轉(zhuǎn)向角度的修正方法采用啟發(fā)式偏移消除(Heuristic Drift Elimination，HDE)算法的補(bǔ)償值來修

4、正，具有明顯的局限性。本文通過傳感器的融合策略，利用手機(jī)自身的重力加速度傳感器數(shù)據(jù)，修正轉(zhuǎn)向過程中的角速度值，使轉(zhuǎn)向角度的估計(jì)更加精確。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)行人在70米的直線路徑上行走時(shí)，手機(jī)發(fā)生擺動(dòng)的情況下，改進(jìn)后的步長估計(jì)算法總步長估計(jì)的平均相對誤差減小10％以上保持在2％以內(nèi)，改進(jìn)后的方向判別算法方向估計(jì)的平均相對誤差減小5％以上。
　　本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)后的步長估計(jì)算法和方向判別算法對行人步長和方向的估計(jì)誤差達(dá)到設(shè)