移动计算平台的室内定位系统研究及优化加速

【摘要】：近年来,基于位置的服务在人们生活中的地位越发重要,由于全球定位系统无法提供准确的室内位置信息,室内定位系统的研究成了关注的热点。本文的研究以室内定位系统为课题,在充分调研研究现状后针对现有室内定位系统的不足之处进行研究探索。本研究以拥有高普及度的智能移动设备为平台,设计了一个多模式、低成本、高精度的混合室内定位系统,其中最大的创新点在于多模式,即在室内定位系统的使用过程中智能设备的握持模式在系统支持范围内能够随意进行改变,提升了室内定位系统的实用性。本文设计的室内定位系统还具有低计算复杂度、低部署成本的优势,适于应用在计算与能量资源有限的移动平台上并进行推广。在路径长度超过一千米的实验中,对实验者最后位置的定位误差仅为1.36m。针对室内定位系统中常用的粒子滤波算法,本文还针对其高硬件资源开销、高计算复杂度的特性,提出了新的优化加速算法,能够大幅降低该算法在应用过程中的存储资源开销和计算处理时间,通过理论分析、仿真和基于可现场编程门阵列的原型验证展示了新设计算法的高硬件资源利用率和实时处理能力。在算法的实例分析中,本文设计的低存储开销算法能够在不影响系统滤波精度的前提下将存储器开销降低49.69%,高实时性的算法能够在分布式粒子滤波系统线性加速比的基础上将实时处理性能进一步提高38.62%。