移动设备室内定位系统的设计与实现

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精确地确定行人在室内环境下的位置信息在当今生活中越来越重要。随着智能移动手机和无线网络环境的普及,如何利用智能手机与部署在室内环境中的无线接入点对行人进行定位具有重要的研究意义,可用于广告推送、人员监控等领域。目前大多数的室内定位方法在实际的应用场景中还存在一些便捷性和精度上的问题。为了设计并实现定位精确的室内定位系统,实现了基于行人航位推算和无线接入点的两种定位方法。行人航位推算方法通过获取智能手机中的惯性传感器数据,对行走的步数、步长以及方向进行估计,迭代地推算出每一步的位置。方法对加速度数据进行峰值检测以确定有效步数,利用步长数据集对预先设定的步长模型进行训练以估算行走步长,求解设备坐标系与世界坐标系的旋转矩阵计算行人前进的方向。基于无线接入点的定位方法分为离线和在线两个阶段。离线阶段预先将楼层平面格栅化,采集各格栅中可接收到的无线接入点信息,构建指纹数据库。在线阶段将行人当前可接收到的无线接入点信号与构建的指纹库进行匹配,利用指纹相似度确定行人当前所在位置。方法将楼层平面图按照国际规范标准进行了数字化处理,统一了上述两种定位方法结果的度量单位,为融合两种定位方法的结果提供了铺垫。室内定位系统在住宅和教学楼实验场景下进行定位测试,结果表明基于行人航位推算和无线接入点的定位方法在中短行走距离下表现出一定的精确性。由于无线信号的不稳定性以及测试场景的局限性,没有充分评估定位方法的鲁棒性,未来考虑提高指纹数据库的时效性,进一步提高定位的准确性。
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