基于智能手機(jī)的室內(nèi)行人定位與導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、信息技術(shù)高速發(fā)展時代的到來，使得室內(nèi)定位與導(dǎo)航技術(shù)在越來越多的應(yīng)用中起著尤其重要的作用。雖然全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System, GPS）在室外環(huán)境下定位的性能相當(dāng)出色，但是不適用于室內(nèi)環(huán)境。室內(nèi)定位在過去的十年間成了定位技術(shù)研究和發(fā)展的焦點。
　　到目前為止，研究者們提出了多種室內(nèi)定位技術(shù)，本文的研究重點是行人航位推算（Pedestrian Dead Reckoning, PDR）。在PDR系統(tǒng)

2、中，由于行人前進(jìn)方向的估計存在誤差，因此獲取精確的方向信息是PDR系統(tǒng)最重要的難題之一。一方面，由于附近金屬物體對磁場造成的扭曲和其他電磁干擾，磁力計提供的方向信息并不可靠，無法獲得高精度的方向信息。另一方面，由于陀螺儀數(shù)據(jù)存在偏移和誤差，因此對陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行積分獲取方向信息時，偏移和誤差也會進(jìn)行累積，大大降低了方向估計的精確性。
　　當(dāng)使用智能手機(jī)實現(xiàn)PDR系統(tǒng)時，行人前進(jìn)方向的精確估計更加困難，這是因為當(dāng)手機(jī)放置在褲子口袋中時

3、，一個新的因素影響了方向估計的精度：行人行走時，手機(jī)在口袋中會來回擺動，因而造成陀螺儀數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。將陀螺儀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下進(jìn)行方向估計不可行，因為由于磁力計的不可靠性，陀螺儀數(shù)據(jù)在世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生誤差。
　　考慮到很多行人通常將手機(jī)放在褲子前口袋中，并且根據(jù)手機(jī)在口袋中的擺動情況，本文發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：當(dāng)行人攜帶手機(jī)行走在曲線路徑或者轉(zhuǎn)彎時，手機(jī)的擺動會造成陀螺儀測得的角速度比真實的值小。本文把這種現(xiàn)象稱為轉(zhuǎn)

4、向不足效應(yīng)（Turn Insufficient Effect, TIE）并用幾何分析證明。
　　本文展示了利用帶有加速計和陀螺儀的智能手機(jī)實現(xiàn)的行人導(dǎo)航系統(tǒng)（Pedestrian navigation system based on one Smartphone residing in trousers’ front Pocket，PSP）。PSP系統(tǒng)的方向估計算法擴(kuò)展了啟發(fā)式偏移消除（Heuristic Drift Elimin