【摘 要】
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随着大型医院、商场、机场、火车站以及其它大型复杂功能建筑物综合体的不断出现,人们对室内定位导航功能的需求不断增加,使得更多行业对室内外定位导航系统的服务提出了迫切要求。在室内定位的基础上,面向地下车库寻车、医院快速医疗、工厂材料快速定位等需求,研究学者们探索了多种室内定位技术。全球导航卫星系统(GNSS)是最主要的室外定位系统,使用智能手机可以进行无处不在的定位导航,但GNSS信号无法覆盖到室内环
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随着大型医院、商场、机场、火车站以及其它大型复杂功能建筑物综合体的不断出现,人们对室内定位导航功能的需求不断增加,使得更多行业对室内外定位导航系统的服务提出了迫切要求。在室内定位的基础上,面向地下车库寻车、医院快速医疗、工厂材料快速定位等需求,研究学者们探索了多种室内定位技术。全球导航卫星系统(GNSS)是最主要的室外定位系统,使用智能手机可以进行无处不在的定位导航,但GNSS信号无法覆盖到室内环境因此并不适用于室内定位服务,目前手机室内定位导航一般需借助蓝牙、Wi Fi、加速度计、陀螺仪、气压计等传感器来获取用户的位置信息。一般智能手机内置的多种传感器可为室内定位提供多种定位数据源,但传感器信号易受到室内复杂空间环境的影响,导致基于单一传感器的定位方法普适性较差,因此借助地图场景中的标志物、拓扑关系、语义信息等逐渐成为室内定位误差校正和室内路径规划中重要的辅助信息。本文基于智能手机内置多传感器的普及性与可协同性的应用潜力,针对(1)利用手机内置单一传感器进行室内定位的精度不高,(2)建筑物地图中几何约束信息不足,(3)多场景条件下的多传感器融合协同等科学问题,研究并提出了一种融合建筑物地图与多源传感器的手机室内定位方法。首先,在建筑物地图基础上面向手机内置传感器类型构建建筑物地图定位锚点(Map Location Anchors,MLA),而后智能终端内蓝牙与建筑物内i Beacon信号交互利用空间三边定位算法进行初始定位。其次,再利用行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)实时定位过程中获取蓝牙、加速度计、陀螺仪、磁力计、气压计等传感器数据,匹配MLA几何约束进行行人位置校准。最后,针对建筑物不同场景中的定位导航过程,将MLA与手机内置多源传感器进行融合匹配定位。本文方法的亮点在于,构建了基于建筑物地图并同时面向手机内置传感器类型的建筑物地图定位锚点(MLA),并在此基础上提出了室内高定位精度的满足复杂场景下的多源传感器协同定位方法。实验结果表明,本文提出的方法不仅可以有效地校正PDR存在的累积误差,手机室内普适性定位精度可达到步行节点约束条件下的0.5m左右,完全满足人们日常生活中室内场景的定位导航应用需求。
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