基于地图匹配的高精度室内定位方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hamainini
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目前人们对于室内位置服务的需求越来越多,但是由于室内环境复杂,信号损耗严重等问题导致现有的室内定位技术很多都达不到人们对定位精度的要求。现有改进定位方法如融合定位、协作定位,额外辅助手段如地图匹配、PDR等都能够对定位精度进行改善。由于地图具有对定位结果天然的约束力,是高精度室内定位必不可少的因素,所以越来越多的学者开始研究利用地图匹配技术对定位点进行修正。地图匹配技术最开始提出来被用做修正室外环境下的定位结果,但是随着室内定位技术被关注的越来越多,地图匹配技术也开始被应用在修正室内定位误差上。目前流行的室内地图匹配方法很多都基于贝叶斯模型,但是由于这种地图匹配方法的计算量较大,导致定位的实时性较差。而计算较为简单的传统的拓扑地图匹配方法由于考虑因素较少,匹配误差相对较大。因此,本文提出了一种基于多重权重的拓扑地图匹配算法及一种面向地图匹配的地图导航模型,并将导航模型与地图匹配算法相结合,以达到提高匹配精度的效果。  首先,为了能够获取地图信息,且地图信息能够方便的被使用,本文提出了使用分类信息进行室内地图建模的思想。该思想将室内地图信息分为9类要素,每一类要素构成其组件,并通过组合不同的组件形成了两种地图模型。一种是面向地图匹配的地图导航模型,该地图导航模型包含地图中所有的拓扑信息以及室内约束信息,目的在于减少地图匹配算法的计算量以及提高地图匹配精度。第二种是一种分类可嵌套的三维室内地图模型,该模型主要为了解决现有室内地图高程信息缺失,并且减少地图更新代价。  其次,本文提出了一种基于多重权重的拓扑地图匹配方法。该方法在传统的拓扑地图的基础上,增加了一个基于历史选择信息的权重。选择权重用来记录地图中每一条路径被行人选择的次数,当处于只有几条路径被频繁选择的室内场景中时,使用该权重能够增大路径正确匹配概率。也对地图匹配的权重系数进行了优化,通过预处理的方式计算出适合于不同场景的权重系数,以达到在不同的场景下地图匹配算法都能够得到较好精度的效果。对于路径匹配点也进行了优化,不再使用定位点与路径的最近点为匹配修正点,而是综合考虑了行人的移动加速度来确定路径上的定位点修正位置。  最后,本文对面向地图匹配的地图导航模型和基于多重权重的拓扑地图匹配方法进行实验验证。使用典型场景通过对比实验验证了本文提出的地图导航模型与多重权重的拓扑地图匹配方法是可用的以及有效的。
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