基于建筑信息模型的室内定位信息管理系统的关键问题研究

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随着智能设备的发展,定位技术(Positioning Technique,PT)的需求呈现爆发式的增长,提供位置服务的室内定位信息管理系统(Indoor Position Information Management Systems,IPIMS)层出不穷。基于WIFI信号的三边定位技术具备设备成本低廉和普适性强等特点,是目前室内定位技术领域中广为流行的方法。然而,随着大型建筑的内部结构愈趋复杂,传统的基于WIFI的三边定位存在的定位精度不高问题增加了IPIMS的安装部署与后期运维的难度。本文针对在室内复杂环境下如何提高基于WIFI的三边定位技术的定位精度、降低IPIMS的安装部署工作量并简化系统的运维管理等一系列问题展开研究,相关的研究工作和贡献如下:(1)针对如何削弱室内环境的阻隔损耗差异性问题,本文通过深入分析室内环境布局与无线信号传输特性的关系,提出了一种基于建筑信息模型(Building Information Model,BIM)信息的室内空间区域化方法。本文首先调研了无线信号传输模型与室内PT的研究现状,探索利用BIM信息重建室内环境布局的方法、分析在室内环境布局已知的情况下无线信号的传输特性。然后,进一步提出了室内空间的区域划分原理、参数集的构建、判决域的定义与建模方法。(2)针对如何提高基于WIFI的三边PT的精度问题,本文提出了一种基于区域置信度的误差抑制方法。本文首先通过分析室内环境下传统三边定位过程的定位误差产生的原因,确定基于WIFI信号的三边定位技术在定位阶段中影响定位精度的因素,提出了区域置信度的定义与建模方法,然后利用区域置信度值和接收信号强度预判断移动台所处室内位置区域,据此对定位过程的测距结果与解算结果进行约束以克服测距误差导致的不良中间结果,从而提升了定位结果的精度。(3)针对如何降低IPIMS的安装部署工作量并简化运维管理的问题,本文提出了一种基于BIM的IPIMS的原型系统的构建方法。本文首先通过分析基于BIM的IPIMS原型系统的网络拓扑结构,制定了系统的工作流程机制,并据此制定了系统安装部署与运维管理方法,然后在设计基于BIM的IPIMS的原型系统的基础上,结合智能设备软件开发技术和Python前后端开发技术与数据库技术,利用Think Server RS260平台实现了一个基于BIM的IPIMS的原型系统。对系统性能的测试结果表明,该系统的定位误差在2.2m以内,有效提高了传统IPIMS的定位精度。
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