PDR+BLE融合的室内实时定位方法

由于导航卫星信号在室内被遮挡,室内定位技术逐渐成为泛在导航定位领域的研究热点。行人航迹推算(PDR)和低功耗蓝牙(BLE)定位是惯性定位和射频信号定位的常用定位手段,PDR定位连续稳定但存在累积误差,BLE定位无误差累积但定位精度较差。为此,本文面向室内复杂环境行人自主定位需求,对PDR和BLE的实时融合定位展开了研究。首先针对PDR误差累积问题,提出了BLE临近校正PDR的改进算法;然后针对BLE定位粗差大的的问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的自适应抗差PDR+BLE融合定位算法。试验结果表明,相比传统算法,BLE临近校正PDR算法定位精度提高了19%,基于EKF的自适应抗差融合定位精度提高了21%,定位精度和稳定性都有显著提升,在室内定位领域中具有较高的适用性和可扩展性。     

室内三维定位分类、方法、技术综述

室内三维技术是辅助室内人员快速定位导航、商业人员对室内业务统计分析决策、应急救援力量快速实施救援的重要手段.近年来,室外定位、导航、路径规划、可视化分析等技术已发展成熟,而室内位置服务需求(定位、导航、路径规划)正处于初始发展阶段.为快速推进室内三维技术发展,本文对目前市面上应用集中的几种室内三维定位技术方法进行了归纳和探讨,介绍了从不同角度对室内三维定位进行分类,各定位技术的原理和方法,以及基于室内三维原理与方法衍生出的主流室内定位技术,对比分析各定位技术的优缺点及在室内三维中的应用,总结了目前室内三维定位技术存在的问题与未来的研究方向.     

室内电子地图制作技术方法研究

随着地理信息技术的发展,导航定位技术越来越受到公众的关注,对室内导航定位的需求也在逐步增加。室内电子地图是室内导航定位的重要数据支撑,现有的针对室内电子地图制作技术的研究较少,因此,研究室内电子地图制作技术是十分必要的。本文主要利用某办公楼一层CAD平面图作为数据源,研究其制作室内电子地图的技术方法。     

WiFi信号强度空间分辨率的研究分析

基于RSSI技术的室内导航定位近些年得到了快速发展,对WiFi信号强度定位算法的研究是目前研究的热点。本文首先从理论上研究分析了WiFi信号强度用于导航定位服务的空间分辨率,说明该技术具有广泛的应用前景和挖掘潜力;然后在实际室内环境进行了试验,研究分析了WiFi信号强度在一维空间和二维空间的实际空间分辨率;最后在理论和实践两方面分析的基础上,初步分析说明了基于RSSI技术的室内导航定位的研究方向和重点,为未来的研究工作奠定了基础。     

低成本毫米波雷达的室内自定位方法

毫米波雷达已广泛应用于汽车工业等领域,但其用途主要局限于障碍物或特定任务的环境感知方面。目前将低成本单芯片毫米波雷达用于导航定位领域的研究还较少。首先研究了毫米波雷达的原始数据处理原理,然后设计了一种基于低成本单芯片毫米波雷达的室内自定位方法。该方法利用DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)算法提取质心特征点,通过最近邻准则匹配质心特征点对,构造非线性优化函数以及使用列文伯格-马夸尔特方法求解定位结果。实验证明,利用低成本单芯片毫米波雷达可以实时进行室内导航定位解算。在静止条件下,其平均水平定位精度可达亚厘米级(均值为0.82 cm,标准差为0.47 cm);在动态条件下,其绝对轨迹误差可达0.66 m,平均航向角误差可达4.58°,可以说明低成本毫米波雷达自定位的可行性。最后还讨论了低成本毫米波雷达在导航定位中存在的问题及可行的研究思路。     

二维码定位技术支持下的室内导航电子地图的设计与实现——以武汉大学图书馆为例

随着大型复杂公共室内空间逐渐增多,室内导航已成为当前基于位置服务（LBS）领域的研究热点。本研究结合空间定位技术和移动地图技术,设计和开发了一种面向复杂室内空间的导航电子地图,利用二维码技术进行准确的室内空间定位,并以武汉大学图书馆为样区,设计了一套面向复杂室内空间结构的位置编码规则。在此基础上,开发和实现了可提供图书馆室内定位与最优路径推送的手机端导航电子地图。     

室内定位信息传输电文格式研究

室内定位技术是目前导航与位置服务领域的研究热点问题之一。对不同卫星定位信息传输协议进行了全面分析和比较,针对室内定位传输信息的特点,对比了信息压缩对电文传输效率的影响,提出了室内信息传输电文格式构想。     

基于WiFi的室内位置服务GIS应用系统研究

以室内电子地图为基础,采用基于WiFi的室内定位技术,设计了室内位置服务GIS应用系统框架,实现了POI搜索、路径规划、路径导航等系统功能,对室内位置服务GIS的研究与应用具有一定借鉴意义。     

特大型城市室内定位信息系统及应用

导航与位置服务应用正在成为国家中长期发展重点关注及建设的产业。针对特大型城市室内高精度定位的迫切需求,围绕室内高精度定位技术及在特大型城市应用,讨论了室内无线保真、蓝牙等定位关键技术,研发了城市室内定位数据云计算解算中心,构建了特大城市室内外定位服务能力开放及运营支撑平台系统。     

基于粗时段导航与RAIM算法的A-GNSS室内定位

针对GNSS接收机在室内环境中面临的强烈的信号衰减、非视距传播和互相关效应的问题,提出了一种基于粗时段导航和RAIM算法解决A-GNSS室内定位问题的方法,并利用BDS数据验证了该方法的可靠性。结果表明,粗时段导航算法能够提供连续可靠的定位结果,应用于微弱信号环境;基于组合FDE的RAIM算法能够增加定位结果可用率,解决室内卫星信号存在的非视距传播和互相关效应的问题。基于粗时段导航与RAIM算法的A-GNSS定位技术能够应用于室内定位,仿真定位结果水平方向RMS在10 m以内。     

PDR算法对地磁室内定位精度的提升研究

利用建筑物中金属结构引起的地磁场扰动可以对室内的行人目标进行定位，而且基于地磁场的定位无需布设任何额外设施，因此可以以低成本实现定位。但仅靠单一的地磁技术无法满足室内定位的精度要求。为了解决磁场数据中单点定位的模糊性问题，本文提出了一种利用粒子滤波算法将PDR与地磁相融合的室内定位方法，并开发了地磁室内导航系统，以智能手机为硬件平台构建磁力计传感器模型，建立匹配轨迹的均方误差准则并实现PDR累积误差实时校正的迭代计算。在68 m×1.8 m的试验区域内，产生的平均定位误差为1.13 m，最大定位误差为2.17 m。本文算法的定位精度比单独PDR算法提升了42%；与单一地磁指纹匹配算法相比，定位精度提高了57%。试验证明，本文提出的融合算法对提高室内定位精度具有显著的作用。     

LiDAR地图匹配与二维码融合的AGV室内定位与导航

自动导引机器人（AGV）室内定位的方法多样,激光雷达匹配定位是其主要手段之一,但在环境特征少的区域,因缺乏约束会导致匹配错误。针对这一问题,本文提出了一种LiDAR和二维码地标组合导航方法,并利用turtlebot3在室内走廊环境下进行了模拟试验。结果表明,纯激光匹配导航平均误差为11.5 cm,采用与二维码结合的导航方法能将平均误差控制在2 cm内。该方法能够实现AGV在环境特征单一场景下精准定位与导航,提高了其对工作环境的适应能力和可靠性。     

增强现实地图研究与应用

随着数字地图技术的不断革新,产生了将虚拟信息与真实世界融合的新型地图技术,即增强现实(augmented reality,AR)地图。从可视化、定位、测绘、分析几个方面阐述了AR地图的关键技术,介绍了AR地图的空间映射原理和可视化效果,提出了结合视觉定位和惯导定位的cm级室内定位方法,实现了基于AR地图的AR导航、AR测量、AR目标采集、AR地理围栏等关键技术并将其应用于AR智慧园区与AR室内场馆。     

基于微惯性技术的室内定位理论及应用

室内定位方法的可行性及准确性成为位置信息服务体系的研究热点,针对移动智能终端普及率的提高,提出了基于内置微惯性传感器的定位理念。通过采用Allan方差分析惯性器件误差参数,并基于频谱分析采用滤波降噪方案提高器件输出信噪比,结合人体运动特征准确判定步态,为零速修正算法的实现提供依据,通过建立局部区域的地磁信息数据库,实现磁匹配零速修正卡尔曼组合误差修正。实验结果验证了基于微惯性技术的室内定位方法的可行性。     

室内环境下立体视觉惯导融合定位

针对室内服务机器人在居家环境下导航定位问题，本文研究了紧耦合非线性优化的立体视觉惯性融合导航方法。本文采用预积分、边缘化、滑动窗口优化等关键技术，提出了一种稳健的视觉惯性导航系统初始化方法。运用于室内家庭服务机器人中，设计并实现了对应的视觉惯性融合导航系统。在搭建的模拟居家环境下，验证了本文系统的初始化方法能够提供稳健、准确的系统初值；最后通过试验验证了本文定位系统的准确性与稳定性，定位误差可控制在0.1 m以内。     

一种基于图像灰度直方图相似度计算的室内定位方法

近年来,视觉定位由于定位精度高广泛应用于室内定位与导航。然而,室内环境复杂多变,视觉定位在很多场景下无法实现高精度定位,而且多数视觉定位算法耗时和计算复杂度高,不适用于智能手机。为实现基于智能手机的准确高效定位,本文提出了一种基于图像灰度直方图相似度计算的定位方法。该方法分为两个阶段：离线阶段和在线阶段。离线阶段在已知坐标的格网点分别利用智能手机采集图像,提取图像灰度直方图,建立图像灰度直方图图像特征库;在线阶段智能手机在待测点采集图像提取灰度直方图,然后与图像特征库进行相似度计算,选取相似度和最大值的格网作为概略位置,以相似度为权重采用加权均值法得到准确位置。将所提方法和KNN算法进行对比,试验结果表明,该方法的平均定位误差优于0.3 m,与KNN算法相比定位精度提高了40.7%,计算时间优于1.7 s。     

基于Android的移动端室内地图的离线路径规划实现研究

随着室内定位技术的发展,可提供室内导航服务的手机应用具有巨大的商业前景。本文基于ArcRIS Runtime SDK for Android,利用Dijsktra算法实现了离线的路径规划功能,并给出了相关流程和核心部分的代码或api。最后以某地下车库为例,验证了该方法的可行性。     

一种相机标定辅助的单目视觉室内定位方法

目前随着室内定位技术的发展,人们对室内定位精度提出了更高的要求,高精度、低成本的室内定位技术成为研究的热点。本文结合相机标定提出了一种单目视觉室内定位方法,将室内环境按照是否共面进行区域分割,并对分割后的各区域进行相机标定,对摄像机获取的视频进行运动目标检测获取目标像素坐标,利用像素坐标和相机与空间的位置关系并结合平面约束方程进行目标位置解算。试验表明：该算法定位精度在X方向小于0.15 m,Y方向小于0.35 m,平均单点定位时间小于5 s,获得了良好的室内定位效果。     

地磁室内定位基准图数据采集系统设计

近年来,地磁作为室内定位基准已经成为热点研究领域。本文深入研究了地磁室内定位技术,并通过大量试验,分析了室内磁性材料及电子设备对磁场的干扰,进一步探究了室内磁场特性,证明了磁场信息作为定位依据的可行性;利用Arduino IDE研发了智能地磁数据采集平台,该平台搭载多种传感器,如HMC5983磁传感器和惯性导航传感器等,采集一定密度的室内地磁数据,利用克里金法对该地磁数据进行差值处理,生成2 cm间隔大小的栅格地磁图,作为室内定位基准图保存在数据库中。