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智能手机室内定位技术的研究与实现

刘志达  
【摘要】:随着移动互联网的快速发展,基于位置服务的需求倍受人们关注,特别是在大型、复杂、动态多变的室内场景,如博物馆、会馆场所、百货超市等,常常需要知道室内所在的位置以及相关服务。当前,一些世界知名的大学,以及苹果、谷歌、微软、百度等科技巨头,都将室内定位技术作为其研究方向。这些高校和科技巨头对室内定位技术的重视,足以可见室内定位技术的研究价值和潜在的商业价值。智能手机拥有丰富的传感器资源和逐步增强的处理能力,随着智能手机的普及,也越来越多研究人员以此作为室内定位的载体。然而由于室内环境的复杂性,目前还没有一个成熟的智能手机室内定位技术。因此,智能手机室内定位技术的研究有着实际意义和广阔的应用前景。本文的主要目标是研究与实现一套能够在室内场所中使用智能手机进行定位的系统。对于室内定位技术的研究,本文的研究工作主要有以下几个方面:1)研究与分析了行人航位推算室内定位技术的原理,并详细讲解了其实现的方法步骤及其三个需解决的核心问题——步长估计、步伐计数、确定方向角;在步伐计数过程中,提出了一种可行的基于加速度计的步伐检测算法。2)研究与实现了WIFI指纹的室内定位技术,如最近邻法、朴素贝叶斯法等;由于WIFI信号比较容易受环境干扰,在采集指纹库和定位计算前需对采集的数据进行滤波处理。通过各种位置指纹定位算法的定位实验,比较了各自的定位精度与稳定性。3)探讨了行人航位推算和WIFI位置指纹算法各自的优缺点,并在行人航位推算法定位和WIFI位置指纹定位的基础上,采用了结合两者优点的算法。该算法能够很好矫正行人航位推算法的累积误差,并能够解决WIFI位置指纹定位结果不精确、不稳定的问题。最后,本文在Android平台下实现了该室内定位系统,系统功能包含WIFI指纹定位、行人航位推算定位以及两者结合定位。


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