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智能养老是应对人口老龄化和解决社会养老问题的重要途径。近年来无线技术不断发展与成熟,为智能养老精细化服务提供了契机。基于位置信息的老人定位识别、物联网信息融合、态势分析等使室内定位技术成为高端智能养老服务中的必不可少的环节。而基于无线信号的室内定位技术由于具有设备简单、成本低、安全性好等优点在室内定位系统中将得到日益广泛的应用。高精度、鲁棒性强的定位算法是养老院定位的基石,本文主要通过算法的改进来实现高精度室内定位,以保障定位在养老院的应用实施。 本文介绍了室内定位技术在智能养老中的重要作用及其发展情况,确立了基于ZigBee实现智能养老室内定位的方向。首先详细介绍了ZigBee无线通信技术与室内定位方法,并简述了室内定位性能分析方法;然后对基于RSSI的测距算法进行研究,分析了无线信号传播模型,针对不同复杂度的监控环境采用不同测距方法,并提出了一种自适应的序贯测距算法。再根据测距定位算法实现目标跟踪,并改进了交互多模型跟踪算法;最后将室内定位技术运用到养老院定位系统中。本文的主要工作和创新点如下: (1)针对信号接收强度在LOS/NLOS混合室内环境中易受到影响而造成信号强度不稳定、定位精度低等问题,本文提出一种自适应的动态测距室内定位算法,采用节点RSSI建立动态测距模型,实时更新模型中环境参数来适应LOS传播和NLOS传播的变换,利用改进的代价参考粒子滤波进行测距,再根据最小二乘法计算目标位置。仿真和实验结果表明,算法适应复杂环境,提高了定位精度,满足智能养老院室内定位需求。 (2)针对由于目标运动状态随时间变化造成检测结果不稳定,采用单一运动模型导致目标运动状态估计出现偏差的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的SIMM室内跟踪算法,建立多个运动模型,采用交互多模型自适应切换各模型来实现跟踪。本文利用参数可调的Sigmoid函数重新调节模型交互时的融合概率,在模型匹配模糊时增强模型识别度,提升了模型切换灵敏性与响应速度,能有效地提高跟踪效果。 (3)针对养老院的定位需求,本文实现了基于ZigBee的室内定位系统框架下的人员位置信息服务,并对系统定位功能进行了测试。实验结果表明,系统定位效果良好,轨迹跟踪可靠,可实时返回老人位置信息、有效处理紧急求助等情况,为养老院管理提供了可靠的位置信息服务。该服务支撑养老院的管理信息系统,经过实际运营,获得了用户的认可。