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室内定位位置跟踪及滤波算法研究与实现

室内定位位置跟踪及滤波算法研究与实现

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作者：方灵北京邮电大学

学位级别：硕士

随着城市化进程不断加快,大型剧院、场馆、会展中心等公共建筑越来越多,作为城市的重要公共活动中心,这类建筑往往具有内部功能综合、技术设施复杂、人员高度集中等特征,随之而来的问题是:如何保障这些公共中心的安全问题。基于无线网... 详细信息

随着城市化进程不断加快,大型剧院、场馆、会展中心等公共建筑越来越多,作为城市的重要公共活动中心,这类建筑往往具有内部功能综合、技术设施复杂、人员高度集中等特征,随之而来的问题是:如何保障这些公共中心的安全问题。基于无线网络的高精度室内定位技术为解决这个重大问题提供了良好的技术支持,本文提出了基于捕获、跟踪环的室内定位优化搜索算法,阐述了如何借助多级网格的划分、捕获跟踪环的设计、信号相关性分析、轨迹连续性限制等技术优化搜索。同时本文针对非测距室内定位算法所存在的定位结果来回跳动,定位位置不连续等问题,引入了自适应抗摄动KALMAN滤波算法,该算法基于逆矩阵的摄动定理及多元假设检验理论。最后,本文对基于无线传感器网络及无线局域网的高精度室内定位系统进行了设计与实现。本文重点做了以下几个方面的工作:1.大型复杂建筑的无线网络部署及信号特性分析由于室内环境的复杂性及多径等现象的存在,导致室内信号的分布特性与理想情况相差很大,另外由于无线信号零值及采样速率低等现象的存在,给定位系统精度带来了挑战。为保证定位的精度,本文在网络部署、零值现象解决及信号采集速率提升等方面做了探讨。2.基于捕获、跟踪环的搜索优化算法设计本文借助GPS定位系统中捕获、跟踪的思想,利用多级网格、锁相环、信号相关性、运动轨迹连续性等特点设计了针对室内定位系统的捕获跟踪优化搜索算法。3.基于逆矩阵摄动定理及多元假设检验的抗野值滤波算法设计针对非测距室内定位算法所存在的定位结果来回跳动,定位位置不连续等问题,本文引入了自适应抗摄动KALMAN滤波算法,根据逆矩阵的摄动定理导出了自适应调整的方法,同时利用多元假设检验理论对目标当前运动方向进行了估计,以进一步对KALMAN滤波算法做了方向校正处理。4.基于移动终端的定位及其应用系统的设计与实现本文采用项目组自行设计的软硬件平台,实现了一套基于移动终端的高精度定位解决方案。该方案基于分布式计算技术,在终端上计算用户的当前位置,该方案具有无需联网、容量高、灵活性高等特点。

关键词：室内定位无线网络捕获跟踪抗摄动滤波大型建筑

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