基于RSSI和地磁場特征融合的室內(nèi)定位算法設計與研究.pdf

1、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(shù)與傳感技術(shù)被廣泛應用在人類生活的方方面面。在室內(nèi)定位這樣一個新的應用領(lǐng)域，研究者利用網(wǎng)絡技術(shù)和智能終端的傳感器作為輔助，最終實現(xiàn)精準的室內(nèi)位置信息獲取成為了可能。精準高效的定位技術(shù)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(lǐng)域。定位技術(shù)，尤其是在室內(nèi)環(huán)境中的定位技術(shù)的穩(wěn)定性，高效性和低成本，都是最終實現(xiàn)

2、基于位置服務的必要前提和關(guān)鍵因素。
　　目前主流的室內(nèi)定位技術(shù)都是基于無線信號定位技術(shù)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(shù)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(jié)果精度和誤差較大，而且結(jié)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

3、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(shù)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

4、號定位算法的室內(nèi)組合定位方法，通過室內(nèi)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(jié)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(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和一些現(xiàn)有的成果。之后對以無線信號強

5、度為基礎(chǔ)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(shù)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(jié)果進行了分析。
　　接著文章介紹了地磁匹配技術(shù)的基本原理，常見的主流地磁匹配技術(shù)的實現(xiàn)和應用，最后對各種地磁匹配技術(shù)的優(yōu)缺點進行了分析。
　　本

6、課題下一步對地磁圖重構(gòu)技術(shù)作了相應介紹。章節(jié)中首先介紹了地磁圖技術(shù)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(gòu)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(jié)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

7、配算法中引入Hausdorff相關(guān)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