基于多传感融合的地磁室内定位技术改进研究

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随着不同用户对定位技术的需求越来越多元化,许多公司企业针对不同用户在不同场景下的个性化需求提供着各式各样的定位服务。比如贴近人们日常生活的家用扫地机器人,或者是最近兴起的无人超市机器人等,室内定位技术在这些领域都得到了广泛的应用。在这些层出不穷的定位技术研究中,基于地磁的室内定位技术凭借着其成本耗费低,不用在定位前期架设相关的定位设备;稳定性高,地磁地图整体不会随着时间迁移而大幅度变化;以及定位精度较高,普通的地磁定位精度可达2米左右等众多优点而受到国内外研究学者的广泛关注。然而,在实际的室内定位中,若仅凭纯地磁定位技术,想要实现高精度的室内定位效果会受到限制。因此,研究如何能够在保有地磁定位优势的同时,在智能手机端实现相比纯地磁定位更高精度、更稳定的室内定位系统就显得尤为重要了。  本文提出了一套基于地磁信息及多传感器融合的室内定位系统,将地磁信息与智能手机多种传感器采集并估算得到的行人航迹推测数据相融合,最终实现相较于纯地磁定位更高精度、更稳定的室内定位系统。  1.为了使行人不再仅限于将手机平置才能完成定位服务、保证传感器所采集各项数据信息的准确性,本文通过坐标系转换处理的方式,完成智能手机的姿态解算,为后续研究的稳定性提供了基础。  2.采用智能手机作为定位终端,为了能在一定程度上减轻单一传感器误差的累积和数据的抖动,并解决由此引发的行人定位转向识别不准的问题,本文提出改进的二阶卡尔曼滤波算法对行人朝向转角进行估算及纠偏处理。  3.定位过程中,在行人行走状态发生突变时(如:行人先平置手机行走再将手机放入口袋,或者先放入口袋行走再将手机从口袋中拿出等情形。)系统易将其错判为行人转向。本文对系统所产生的行走状态错判进行了纠正处理。  4.针对纯地磁定位技术精度受限,并不能满足实际应用中的室内较高精度定位问题,提出了一种基于地磁及多传感器融合的室内定位系统。该系统将地磁信息与多种传感器信息融合进行定位服务。实验表明,融合后的系统相比于传统的纯地磁定位精度提高了83%,平均定位误差大约在2.73分米左右。  5.在未采集数字地磁地图的区域内,本文提出了一种更贴近于行人实际行走方式的改进的A*算法,使得仅凭导入室内平面图就能通过智能手机传感器完成室内定位的系统。该系统基于改进的A*路径规划算法,通过与多传感器信息融合的方式对后期路径偏移进行了修正。实验表明,与传统的手机惯导定位相比精度提高了40%,平均定位误差大约在4.8分米左右。
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