基于行人航位推算的室內(nèi)定位方法研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和智能手機的普及，基于位置的服務(wù)(Location Based Service，LBS)在越來越多的應(yīng)用中起著重要的作用，室內(nèi)定位技術(shù)逐漸成為研究的熱點。目前在室內(nèi)定位技術(shù)中，基于行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)的定位方法，僅利用慣性傳感器，通過計算行人行走過程中每步的步長和方向就可以推算出行人的軌跡，硬件成本低、易于推廣。但目前已有的研究還沒有考慮行人行走過程中傳感器的位

2、置變化，導(dǎo)致估計誤差較大。
　　本文的研究目標是通過改進PDR系統(tǒng)中步長估計算法和方向判別算法，解決手機在口袋中擺動導(dǎo)致定位誤差較大這個問題。利用智能手機自帶的慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)獲取行人行走時的傳感器數(shù)據(jù)?？紤]到行人通常將手機放置在褲子口袋中，本文采用了基于腿部擺動角度的步伐探測和步長估計算法。當手機放置在行人口袋中，手機不可避免的存在傾斜和晃動的情況。此時，通過手機測量的行

3、人腿部擺動角度數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于PDR系統(tǒng)當中會引起較大誤差。本文通過建立數(shù)學模型，詳細的分析了當手機發(fā)生傾斜時，通過傳感器測量出的角度值和行人實際腿部擺動角度的關(guān)系，改進步長估計算法的流程，使腿部擺動角度的測量更加準確，進而提高步長估計的精度。當手機擺動發(fā)生在行人轉(zhuǎn)向的過程中，目前已有的方向判別算法分析了轉(zhuǎn)向不足效應(yīng)，但是轉(zhuǎn)向角度的修正方法采用啟發(fā)式偏移消除(Heuristic Drift Elimination，HDE)算法的補償值來修

4、正，具有明顯的局限性。本文通過傳感器的融合策略，利用手機自身的重力加速度傳感器數(shù)據(jù)，修正轉(zhuǎn)向過程中的角速度值，使轉(zhuǎn)向角度的估計更加精確。
　　實驗結(jié)果表明當行人在70米的直線路徑上行走時，手機發(fā)生擺動的情況下，改進后的步長估計算法總步長估計的平均相對誤差減小10％以上保持在2％以內(nèi)，改進后的方向判別算法方向估計的平均相對誤差減小5％以上。
　　本文實驗結(jié)果表明改進后的步長估計算法和方向判別算法對行人步長和方向的估計誤差達到設(shè)