【摘 要】
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随着互联网的快速发展,手持智能设备已经广泛普及,人们的生活方式也日新月异。与此同时,人们对室内定位导航的需求也越来越大,强劲的市场需求为室内导航定位系统(Indoor Navigation and Positioning System,INPS)提供了广阔的发展空间,室内定位技术随之受到了广泛关注。目前主流的室内定位技术——射频信号、超宽带、微机电系统(Micro Elector Mechanic
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随着互联网的快速发展,手持智能设备已经广泛普及,人们的生活方式也日新月异。与此同时,人们对室内定位导航的需求也越来越大,强劲的市场需求为室内导航定位系统(Indoor Navigation and Positioning System,INPS)提供了广阔的发展空间,室内定位技术随之受到了广泛关注。目前主流的室内定位技术——射频信号、超宽带、微机电系统(Micro Elector Mechanical System,MEMS)、Wi Fi和蓝牙传感器等已广泛应用于室内定位系统中[1]。目前,室内定位系统的研究重点是:如何在保证系统定位性能和定位精度的同时降低系统前期准备时间成本和经济成本。然而每种技术都有其独有的优、缺点以及特有的应用背景,难以实现用单一的技术提供低成本、高精度、少工程量并且鲁棒性强的室内定位系统。因此,将几种技术相融合形成各种组合室内定位技术是一种优选方案,其中多传感器融合技术是其核心方法。本文提出一种融合惯性传感器、蓝牙传感器以及环境信息的室内定位与导航系统设计方案,此定位系统以基于惯性传感器室内定位方法为基础定位方法。此定位系统采用航迹推算算法作为基于惯性传感器定位的核心定位技术,主要包含三个重点内容:(1)通过多条件约束的波峰检测法检测行人的步态;(2)通过线性步长模型来获取行人的步长;(3)通过基于MEMS传感器的坐标转换法来获取行人的方向。接着,针对增加少量成本基础上,提高基于惯性传感器定位方法的定位精度及稳定性的需求,本文主要提出基于过程融合的室内环境信息矫正方法以及基于结果融合的蓝牙传感器辅助定位方法。针对惯性传感器本身较差的精度、温度敏感性等原因带来的定位误差,本文提出基于过程融合的室内环境信息矫正方法。具体地,针对低成本需求,采用布点蓝牙传感器信息绘制室内路网地图,用以采集并保存室内环境信息。为进一步提高航向检测精确度,采用滑动窗口均值滤波方法处理航向数据,同时设计基于环境信息的航向矫正算法进一步矫正航向。针对惯性传感器定位导航系统长时间导航产生的定位漂移误差,本文提出基于结果融合的蓝牙传感器辅助定位方法。具体地,针对低成本需求,本文提出基于路网地图的蓝牙部署方案,通过减小布点蓝牙需求降低成本。对于解决导航定位产生的定位漂移误差问题,本文首先设计基于信号强度变化的道路检测方法,确定行人所处道路。然后采用基于范围定位方法解算行人具体位置,并通过卡尔曼滤波器融合基于惯性传感器室内定位技术的具体定位结果,从而有效提高定位系统定位精度。
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