基于卫星/IMU/WiFi的室内外无缝组合定位方法研究

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:swqsswqs19760308
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随着科技的发展,人们对自身位置信息的精确程度越来越关注。单一定位技术都有其自身的优点和不足,如何对这些定位技术进行组合,实现不同环境下的无“缝”定位,已成为导航领域中的研究热点之一。卫星导航和惯性导航是两种被广泛应用的导航技术,且随着Wi Fi网络的普及,基于Wi Fi网络的室内定位技术逐渐成熟。为了提高定位方法的精度和适用性,本文研究了基于卫星/IMU/Wi Fi的室内外无缝组合定位方法。首先,搭建了基于卫星/IMU/Wi Fi的组合定位算法实验系统,包括手机端数据采集部分、PC机端算法实现部分和Wi Fi网络接入设备,并部署室内实验环境。其次,对加权K近邻法(WKNN)进行改进,采用马氏距离作为WKNN中距离的度量方法,并将接入点信号稳定程度作为计算移动目标与参考点之间距离的权重参数,再对与移动目标接近的K个参考点位置进行加权得到移动目标位置。同时为了提高定位的速度和精度,对Wi Fi指纹数据库进行K-means聚类处理,并对Wi Fi指纹定位结果进行滤波处理。第三,设计了卫星/IMU/Wi Fi组合定位方案,推导组合定位系统的状态空间模型,并提出一种基于四参数模型的室内外位置坐标转换方法。为了实现室内外无缝定位,将定位环境分为室内区域、室外区域和室内外交界区域,室内区域采用Wi Fi/IMU组合定位,室外区域采用卫星/IMU组合定位,室内外交界区域采用IMU定位,并根据卫星数和AP信号的质量判断移动目标所在区域。第四,以容积积分卡尔曼滤波(CQKF)为基础,提出一种基于变中心最大熵的自适应CQKF(VCMCCQKF),并采用该算法对Wi Fi定位结果进行滤波处理、对卫星/IMU/Wi Fi进行数据融合,估计定位结果。该算法采用变中心最大熵准则对量测噪声进行估计,减少噪声非高斯且非零均值时对状态估计的影响。为了测试组合定位算法的性能,进行了滤波算法对比实验和室内外定位实验。实验结果表明,VCMCCQKF相比MCCQKF和CQKF具有更高的定位精度,设计的室内外切换方法能够有效、稳定地进行室内外定位方法的切换。本文的研究结果为室内外无缝组合定位提供了可以借鉴的思路,为进一步研究室内外无缝组合导航系统奠定了基础。
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