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基于智能手机的室内定位技术的发展现状和挑战

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测绘学报 2017年第10期46卷 1316-1326页

作者：陈锐志陈亮武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079

室内定位是未来人工智能的核心技术之一,对即将到来的人工智能时代起着举足轻重的作用。开发有效的室内定位新技术是工业界和学术界的研究热点,如谷歌研发的室内视觉定位服务技术、苹果致力推动的基于低功耗蓝牙的iBeacon室内定位技术... 详细信息

室内定位是未来人工智能的核心技术之一,对即将到来的人工智能时代起着举足轻重的作用。开发有效的室内定位新技术是工业界和学术界的研究热点,如谷歌研发的室内视觉定位服务技术、苹果致力推动的基于低功耗蓝牙的iBeacon室内定位技术以及百度携手芬兰IndoorAtlas公司推出的基于磁场匹配的室内定位方案等。然而,受室内复杂环境以及空间布局、拓扑易变等影响,实现准确、可靠、实时的室内定位,满足各类定位需求仍有很大的挑战性。目前,随着智能手机的普及和微机电系统技术的发展,智能手机内置多种传感器和支持丰富的射频信号,可提供不同的定位源。本文从智能手机的内置传感器和射频信号两个方面,综述了现有基于智能手机的室内定位技术,指出各种定位技术的优缺点和应用场景,分析室内定位的发展现状和存在难点,对室内定位技术未来的发展方向进行了展望。

关键词：智能手机室内定位位置服务射频信号微机电系统

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网络RTK算法研究与实验

武汉大学学报（信息科学版） 2009年第11期34卷 1350-1353页

作者：高星伟陈锐志赵春梅中国测绘科学研究院北京市北太平路16号100039 芬兰大地测量研究所马萨拉芬兰02431

与常规RTK相比,网络RTK具有明显的优势,主要包括实时定位精度高、可靠性和可用性高以及高成本有效等,因此它是未来实时定位发展的一个主要方向。对网络RTK的整周模糊度搜索、用户误差估算等相关算法进行了有益的研究,用基于本文算法的... 详细信息

与常规RTK相比,网络RTK具有明显的优势,主要包括实时定位精度高、可靠性和可用性高以及高成本有效等,因此它是未来实时定位发展的一个主要方向。对网络RTK的整周模糊度搜索、用户误差估算等相关算法进行了有益的研究,用基于本文算法的软件对实测数据进行了处理,给出了网络RTK的定位结果。

关键词： GPS 网络RTK 综合误差内插

中性大气对非差伪距定位的影响及其模型改正分析

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测绘学报 2007年第2期36卷 134-140页

作者：高星伟陈锐志李夕银中国测绘科学研究院北京100039 芬兰大地测量研究所马萨拉02431

中性大气包括对流层和平流层,它们对GPS信号造成的延迟影响是GPS定位的一个主要误差源。与电离层的影响相比,消除中性大气的延迟影响更复杂,只能用经验模型进行改正。本文就中性大气对GPS定位的影响进行详细地分析和说明,对中性大气改... 详细信息

中性大气包括对流层和平流层,它们对GPS信号造成的延迟影响是GPS定位的一个主要误差源。与电离层的影响相比,消除中性大气的延迟影响更复杂,只能用经验模型进行改正。本文就中性大气对GPS定位的影响进行详细地分析和说明,对中性大气改正模型及其相关问题进行明确地论述。最后以中国IGS跟踪站一年中不同季节的观测数据为基础,通过对相同的数据采用不同的中性大气改正模型分别进行相同的定位解算,并对不同模型的定位结果进行分析,得出有关中性大气模型改正与GPS定位之间及改正模型间的定性和定量的关系。

关键词：全球定位系统中性大气模型改正对流层延迟

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室内高精度定位技术研究应用现状与发展趋势

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第10期48卷 1591-1600页

作者：陈锐志郭光毅陈亮牛晓光武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学人民医院医学遥感信息研究院湖北武汉430064 武汉大学计算机学院湖北武汉430079

由于全球导航卫星系统定位信号弱而难以穿透建筑物,满足高精度、实时、高可靠需求的室内定位是泛在北斗系统所面临的挑战之一。高精度室内定位作为未来人工智能和超智能应用的时空数字底座核心技术之一,是工业界和学术界的研究热点。首... 详细信息

由于全球导航卫星系统定位信号弱而难以穿透建筑物,满足高精度、实时、高可靠需求的室内定位是泛在北斗系统所面临的挑战之一。高精度室内定位作为未来人工智能和超智能应用的时空数字底座核心技术之一,是工业界和学术界的研究热点。首先综述了现有高精度室内定位技术的发展现状,对比了各自优缺点及存在难点,然后分析了典型应用下相关技术的发展趋势,并对室内定位技术未来的发展方向和应用场景进行了展望。

关键词：位置服务室内定位数据融合

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珞珈一号低轨卫星导航增强系统信号质量评估

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第12期43卷 2191-2196页

作者：王磊陈锐志李德仁蔚保国伍蔡伦武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 地球空间信息技术协同创新中心湖北武汉430079 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室河北石家庄050200

低轨卫星导航信号增强能够弥补现有中高轨导航卫星信号收敛慢、信号弱的不足,在下一代导航定位技术中占有重要地位。武汉大学研制的珞珈一号科学实验卫星搭载了导航增强载荷,能够在轨自动计算轨道和钟差,并自主生成和播发双频测距信号,... 详细信息

低轨卫星导航信号增强能够弥补现有中高轨导航卫星信号收敛慢、信号弱的不足,在下一代导航定位技术中占有重要地位。武汉大学研制的珞珈一号科学实验卫星搭载了导航增强载荷,能够在轨自动计算轨道和钟差,并自主生成和播发双频测距信号,首次实现了低轨卫星平台的导航信号增强。就珞珈一号卫星导航增强信号的质量,包括信号载噪比、伪距和载波相位测量精度以及单星授时精度进行了评估,结果显示,珞珈一号卫星高仰角的伪距和载波相位测量精度分别优于1.5m和1.7mm,能够满足导航信号增强的需求。珞珈一号卫星单星授时的精度在10~30ns量级,证明了珞珈一号卫星星地测距链路的正确性和有效性。

关键词：导航增强低轨卫星导航珞珈一号导航信号增强信号质量

智能手机音频信号与MEMS传感器的紧耦合室内定位方法

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测绘学报 2021年第2期50卷 143-152页

作者：陈锐志郭光毅叶锋钱隆徐诗豪李正武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

基于智能手机内置的传感器,开展了音频信号和MEMS传感器的紧组合室内定位研究。首先,将时频分析技术用于音频信号TOA估计,提出了一种基于短时傅里叶变换和优化互相关方法的两步估计方法。之后,研究了一种基于音频TDOA和行人航迹推算的... 详细信息

基于智能手机内置的传感器,开展了音频信号和MEMS传感器的紧组合室内定位研究。首先,将时频分析技术用于音频信号TOA估计,提出了一种基于短时傅里叶变换和优化互相关方法的两步估计方法。之后,研究了一种基于音频TDOA和行人航迹推算的紧组合定位算法,静态测试的平均定位精度为0.238 m,相比最小二乘方法提高了38.66%。最后,针对动态定位中存在的问题,研究了一种基于预测状态的多普勒效应补偿和异步到达时间补偿的方法,改正了TDOA估计中,由分时播发架构及行人动态移动引入的多普勒时间偏差和位置误差。动态测试的平均定位精度和方差分别为0.513 m和0.104 m2,相比于未做修正补偿的标准组合算法定位精度提高了27.64%,且测试的3款手机(华为Mate 20、OnePlus 6和Google Pixel 3)定位性能相当且无明显差异。

关键词：室内定位智能手机音频信号行人航迹推算多源融合

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导航与遥感技术融合综述

测绘学报 2019年第12期48卷 1507-1522页

作者：陈锐志王磊李德仁陈亮付文举武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室

导航定位技术与遥感技术是两种主要的获取空间信息的技术手段。导航主要解决目标点的连续定位问题,遥感主要解决面状目标几何和物理参数的反演,二者各有特色,优势互补,走向融合是这两项技术的发展趋势。导航与遥感技术结合从协同和集成... 详细信息

导航定位技术与遥感技术是两种主要的获取空间信息的技术手段。导航主要解决目标点的连续定位问题,遥感主要解决面状目标几何和物理参数的反演,二者各有特色,优势互补,走向融合是这两项技术的发展趋势。导航与遥感技术结合从协同和集成层面走向深层次的融合,并且衍生出新的理论和方法。本文从协同、集成和融合3个层面论述了导航与遥感融合的技术理论及其应用,并给出了导航与遥感技术功能相互转化的统一表征方法。未来如果从系统设计层面考虑导航与遥感融合的需求,可以突破现有导航遥感融合的技术瓶颈,促进这两项技术的深度融合发展。

关键词：导航遥感融合 GNSS反射 GNSS气象学

基于数据与模型双驱动的音频/惯性传感器耦合定位方法

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测绘学报 2022年第7期51卷 1160-1171页

作者：陈锐志钱隆牛晓光徐诗豪陈亮裘超武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

北斗卫星导航系统已于2020年实现全球覆盖。在开阔的室外环境,北斗可提供厘米级的定位服务,正向着更泛在、更融合、更智能的综合时空体系迈进。目前高精度室内定位技术处于百花齐放、百家争鸣的状态,尽管苹果支持的超宽带技术在市场中... 详细信息

北斗卫星导航系统已于2020年实现全球覆盖。在开阔的室外环境,北斗可提供厘米级的定位服务,正向着更泛在、更融合、更智能的综合时空体系迈进。目前高精度室内定位技术处于百花齐放、百家争鸣的状态,尽管苹果支持的超宽带技术在市场中拥有优势,但是5G、音频和蓝牙测角等可支持所有大众手机的技术在市场中也具备竞争力。室内定位目前主要面临部署成本高、定位精度低、信号覆盖范围小和系统泛化能力差等难题。多源融合定位技术是解决这些难题的重要途径之一,特别地,融合低成本惯导定位源和高精度射频/音频定位源是目前具备实用价值的融合定位组合。行人航迹推算(pedestrian dead reckoning,PDR)定位源具有抑制积分误差累积的优势,但是由于用户手机握持姿态的复杂性和手机惯性传感器硬件的差异性,其在相对定位精度、手机泛化能力和多握持姿态支撑等方面也存在劣势,此外,受步频的影响,PDR定位源的位置更新率低于2 Hz。为了实现低成本、高精度和广覆盖的室内定位解决方案,本文提出了一种数据与模型双驱动的多源融合定位新范式,其中数据驱动的PDR部分通过构建神经网络模型,训练加速度传感器和陀螺仪测量值特征,学习速度变化矢量,推算高精度行人航迹,模型驱动部分为将数据驱动输出的相对航迹与高精度定位源输出的观测量通过扩展卡尔曼滤波,实现融合定位输出。试验结果表明,基于数据驱动的PDR方法可提供20 Hz的位置更新率,与高精度音频定位源融合,可实现0.23 m的动态定位精度。

关键词：室内定位智能手机音频信号行人航迹推算多源融合

基于智能手机Tango传感器的室内三维场景实时感知

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科学技术与工程 2018年第30期18卷 189-193页

作者：廖萱陈锐志李明武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 武汉大学地球空间信息技术协同创新中心武汉430079

室内三维场景实时感知是室内增强现实、三维测图和机器人自主定位与导航的关键技术之一。利用智能手机Tango传感器搭载的单目摄像头和深度相机,根据实时获取的彩色图像和深度信息,研究并提出了一种实时的室内三维场景感知方法;该方法首... 详细信息

室内三维场景实时感知是室内增强现实、三维测图和机器人自主定位与导航的关键技术之一。利用智能手机Tango传感器搭载的单目摄像头和深度相机,根据实时获取的彩色图像和深度信息,研究并提出了一种实时的室内三维场景感知方法;该方法首先根据智能手机Tango传感器获取的彩色图像存在的问题,采用多项式函数对彩色相机进行校正。接着,使用ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)算子对彩色图像进行特征提取,利用RANSAC算法剔除误匹配点;并根据优化后的匹配点对采用ICP算法对手机姿态进行初步估计。最后,基于融合空间关系的视觉词典(SDBo W2)对感知的初步室内场景进行闭环检测;并通过图优化得到实时感知的室内三维场景模型。实验表明,方法能利用Tango传感器高效地获取室内场景完整的三维结构信息与纹理。

关键词： Tango 室内三维场景 ORB算子 SDBoW2 实时感知