基于智能手機(jī)聲信號(hào)的目標(biāo)定室內(nèi)定位系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著大型地下停車場(chǎng)的車輛定位和導(dǎo)航、商場(chǎng)精準(zhǔn)營(yíng)銷、交通樞紐人流監(jiān)測(cè)及智慧工廠等室內(nèi)定位與導(dǎo)航需求的提出，對(duì)室內(nèi)定位系統(tǒng)的定位精度、與智能手機(jī)的兼容性、成本控制、實(shí)時(shí)性及數(shù)據(jù)更新速率等提出了新的要求，室內(nèi)定位相關(guān)技術(shù)的研究在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界也逐漸成為熱點(diǎn)，研究表明要想把室內(nèi)定位研究成果推向?qū)嶋H，還需要解決幾個(gè)問(wèn)題:在保證定位精度及用戶定位實(shí)時(shí)性的前提下，規(guī)避維護(hù)成本較高的錨節(jié)點(diǎn)同步過(guò)程;針對(duì)不同室內(nèi)定位場(chǎng)景多徑效應(yīng)的差異性，能有一種自適應(yīng)的多

2、徑抑制方法;在不影響用戶定位精度的前提下，實(shí)現(xiàn)錨節(jié)點(diǎn)的自標(biāo)定免除人工量測(cè)過(guò)程等。從以上問(wèn)題出發(fā)，本文的工作和主要貢獻(xiàn)包含以下幾個(gè)方面:
　　1)提出一種免除同步的高實(shí)時(shí)性TOA用戶定位方法，規(guī)避掉時(shí)鐘同步問(wèn)題的同時(shí)，提高了用戶定位的實(shí)時(shí)性，只需要1次聲信號(hào)的交互共2次聲信號(hào)的廣播就可以獲得用戶智能手機(jī)到所有錨節(jié)點(diǎn)的高精度距離量測(cè)值，從而實(shí)現(xiàn)高精度高實(shí)時(shí)性用戶定位。
　　2)本文提出一種魯棒性TPSN測(cè)距方法來(lái)解決測(cè)距過(guò)程中的

3、問(wèn)題，包括由于錨節(jié)點(diǎn)麥克風(fēng)頻率效應(yīng)較差以及弱一致性引起的頻率偏移問(wèn)題、用戶與錨節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)移動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)以及室內(nèi)多徑效應(yīng)的問(wèn)題，詳細(xì)推導(dǎo)并分析了問(wèn)題的起因以及對(duì)于時(shí)延估計(jì)造成的影響，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的參數(shù)重估計(jì)以及基于分?jǐn)?shù)階傅立葉變換的多徑抑制方法來(lái)解決以上問(wèn)題，提高了TPSN測(cè)距的魯棒性。
　　3)提出一種基于TPSN測(cè)距的SDP錨節(jié)點(diǎn)自標(biāo)定算法，解決了錨節(jié)點(diǎn)自標(biāo)定問(wèn)題，除錨節(jié)點(diǎn)本身不增加其他任何硬件設(shè)備支持，僅需人工精確

4、量測(cè)極少量錨節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)位置，通過(guò)錨節(jié)點(diǎn)自標(biāo)定方案，再由TPSN測(cè)距原理獲得錨節(jié)點(diǎn)之間的距離量測(cè)值，再通過(guò)SDP算法實(shí)現(xiàn)所有未知錨節(jié)點(diǎn)絕對(duì)位置的高精度一次性自標(biāo)定。
　　4)基于智能手機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)，與智能手機(jī)完全兼容，無(wú)需增加任何額外的硬件支持，同時(shí)支持Android及IOS操作系統(tǒng)，并通過(guò)在真實(shí)場(chǎng)景中的實(shí)驗(yàn)對(duì)本系統(tǒng)的定位精度進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，在辦公室場(chǎng)景下能保證平均誤差90％的概率在26cm以內(nèi)，在地下停車場(chǎng)場(chǎng)景下