基于扩展Kalman滤波的室内WiFi-PDR融合定位算法

为解决室内WiFi定位精度较低及行人航位推算(PDR)定位存在累积误差的问题,提出一种基于扩展Kalman滤波(EKF)的WiFi-PDR融合定位算法。WiFi通过改进的WKNN算法实现匹配定位,根据定位点与K近邻点的接收信号强度指示相对偏差进行权值修正,PDR定位采用多重约束条件的步态检测和在线步长估计方法。在此基础上,将EKF作为WiFi和PDR定位的融合滤波器,以降低WiFi定位回跳和PDR累计误差,从而提高定位精度。实验结果表明,在多次行迹转弯条件下,该融合定位算法的定位精度可达1.8 m。     

基于改进PDR与RSSI融合的定位算法

在室内定位系统中,基于接收信号强度指示(RSSI)测距定位系统接收到的信号会因环境的不确定性出现不可预测的随机变化,行人航位推算(PDR)定位系统存在错误地估计传感器的参数及左右脚运动不一致等产生累积误差的问题。针对上述问题,提出一种基于改进PDR与RDDI融合的定位算法,根据PDR定位的递归特性校正估计传感器的参数,同时进行左右脚坐标数据融合。在此基础上将扩展卡尔曼滤波器(EKF)作为RDDI和PDR定位的融合滤波器,以降低PDR累计误差,从而提高定位精度,获得系统的最优定位结果。实验结果表明,该融合定位算法有效地提高了定位精度。     

基于粒子滤波融合Wi-Fi和PDR的室内定位研究

提出一种基于粒子滤波的Wi-Fi和PDR的室内定位方法。首先对Wi-Fi指纹数据进行卡尔曼滤波,改善权重KNN提升分类精度;然后通过行人航位推算(PDR)根据加速度传感器数据和方向角数据计算出每步的步长以及步速,从而推算出路径;最后在改进的Wi-Fi和PDR的定位基础上,使用粒子滤波将两者结果进行融合。试验过程中,使用采集两个教室的环境数据,试验结果证明了该算法能提升定位精度。     

基于粒子滤波的WiFi行人航位推算融合室内定位

为提高室内定位的精度和稳定性,提出使用粒子滤波融合WiFi指纹定位和行人航位推算的室内定位算法。为减少复杂室内环境对WiFi指纹定位的影响,提出将支持向量机分类与回归相结合的两级WiFi指纹定位算法。在基于智能手持设备惯性传感器的行人航位推算中,为减少惯性传感器的误差以及人随意行走带来的影响,采用状态转换的方法识别行走周期并进行步数统计,提出根据实时加速度数据动态设置状态转换的参数,利用步长和垂直加速度之间的关系以及相邻步长之间的关系,应用卡尔曼滤波进行步长计算。仿真实验中,基于支持向量机的WiFi指纹定位的平均误差比最近邻居(NN)算法降低34.4%,比K最近邻居(KNN)算法降低27.7%。改进的行人航位推算的性能优于常用代表性计步软件和步长计算算法,而经过粒子滤波融合后估计的行走轨迹更加接近真实轨迹:直线行走平均误差为1.21 m,优于WiFi的3.18 m和航位推算的2.76 m;曲线行走平均误差为2.75 m,优于WiFi的3.77 m和航位推算的2.87 m。     

基于地图信息和位置自适应修正的粒子滤波室内定位方法

现有以航位推算为基础的室内定位算法存在累积误差大、定位精度较低等缺点,为此提出一种基于地图信息和位置自适应修正的粒子滤波室内定位方法。该方法利用已知的室内地图信息在定位过程中控制粒子的生灭,在重采样过程中根据粒子的退化情况对补偿粒子的位置进行自适应调整,从而修正目标位置。实验结果表明,该定位方法克服了航位推算算法的累积误差问题,有效提高了定位精度。     

基于PDR和地磁匹配融合的楼层定位方法

针对室内楼层定位的实际应用需求,提出了一种基于PDR/地磁匹配融合的楼层三维定位方法。不同于传统的定位整层位置,该算法主要研究了楼层间楼梯部分的行人定位方法,行人可利用手机等设备获取加速度、陀螺仪、气压计以及地磁数据,通过对加速度、气压值分析识别上下楼状态,根据楼梯角度和阶梯高度进而获得位置高度信息,由于行人航位推算 (PDR)方法存在累积误差的问题,通过获得的地磁数据构建地磁基准图,并融合粒子滤波的方法修正PDR累积误差以达到获得运动轨迹的目的。通过实验数据分析,该算法能有效获取行人楼梯位置,精度优于1m,满足室内楼层三维定位的基本需求。     

基于磁场指纹辅助的手机室内定位系统

针对当前室内无线定位信号强度易受干扰、设备部署维护成本高等缺点,以及手机在室内航位推算过程中定位误差随时间累积的问题,本文提出了基于粒子滤波磁场匹配的室内定位方法。相比于传统的航位推算方法,通过改进步态判断方式,并提出了动态步长估计算法和卡尔曼滤波航向估计算法,有效减少步态误判和定位误差。同时通过结合航位推算位置选择粒子滤波算法中的重采样区域,加快粒子收敛速度。最后,通过仿真分析和实际室内环境测试结果表明,本文提出的定位方法能够有效地减小定位误差,并实现2米的定位精度。     

基于行人航位推算的室内定位技术综述

行人航位推算系统(PDR)因其无需部署信标节点、成本低廉的特点被广泛应用于室内定位中。围绕基于行人航位推算的室内定位问题,对行人航位推算中步态检测、步长推算以及方向推算的研究现状进行了系统的梳理和述评,综述了基于行人航位推算的室内定位的发展及该领域的一些主要研究成果,指出了该领域现有研究存在的问题,提出了相应建议和深入研究的方向。     

融合RSSI测距定位的室内PDR算法

在室内定位系统中,针对RSSI测距定位系统接收到的信号会因环境的不确定性出现不可预测的随机变化和行人航迹推算(PDR)定位系统漂移误差长时间的累积效果,提出融合RSSI测距定位的室内行人航迹推算算法,以扩展卡尔曼滤波器实现两者定位信息的融合,获得系统的最优定位结果。仿真结果表明,该融合定位算法的平均定位误差约为0.83205 m,范围维持在0.51948 m～1.13529 m内,并在定位稳定性方面表现出良好的性能,验证了该方法的合理性和有效性。     

多传感器融合的行人航位推算方法研究

行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)具有实现简单、成本低、短时间内定位精度较高等优点.针对PDR定位中存在的误差累积问题,从步频和航向估计两方面进行改进.提出了相邻波峰(波谷)二次判断及多重阈值联合的步频推算方法,步数估计的准确率可以达到98％;针对航向漂移问题,利用卡尔曼滤波对加...     

超宽带室内定位系统

综述了超宽带技术和室内定位技术的主要特性,总结了无线电室内定位系统的室内定位的优点,并对现有的超宽带室内无线电定位系统进行了分析,最后阐述了室内定位系统的主要发展方向.     

一种室内定位中NLOS误差抑制算法

在无线定位系统中,尤其是在室内定位中,非视距(NLOS)误差的存在使定位性能急剧下降。为克服非视距传播带来的定位误差,提出了一种针对NLOS环境下的基于卡尔曼滤波器(KF)的动态跟踪定位算法,将广泛应用于雷达系统和飞机导航系统的成熟的卡尔曼滤波器应用于室内定位中。实验结果表明,该方法可以满足室内环境下无线定位的需求,即使在恶劣的NLOS环境下也能够获得很高的定位精度,是一种可行的无线局域网定位技术。     

基于空间特征分区和前点约束的WKNN室内定位方法

高精度室内定位有着广阔的市场前景.针对传统的WKNN室内定位方法所面临的在处理面积较大目标区域时,位置估计结果跳动跨度较大、精度不高等问题,提出了一种基于空间特征分区和前点约束的WKNN室内定位方法.该方法通过将面积较大的目标区域按其空间特征划分为多个分区,解决了指纹数据库无法实现全域覆盖的问题;又通过考虑行人在相邻时刻所处位置之间的空间约束关系,缩小了参考点的候选范围,很好地提升了位置估计的平顺性.大量真实环境下室内定位实验的结果表明,该方法可以有效地解决大面积目标区域内的室内定位问题;且与传统方法相比,定位精度大幅度提升.     

基于改进粒子滤波的室内自适应定位算法

精确的室内定位系统具有重要的研究及应用价值。由于GPS在室内受到很多约束条件而无法提供精确的室内定位服务,如何提高室内定位算法的精度已经成为当前研究的热点。通过提出一种基于改进粒子滤波的室内定位算法以减少室内环境影响来提高定位精度。该算法主要思想是通过手机等移动设备接收AP传播的信号,然后根据室内拓扑建立一个信号衰减模型,在移动设备的移动过程中结合粒子滤波进行定位。在定位过程中,移动设备采用自适应的信号采集方法来接收信号,同时随机游走思想和自优化的重采样方法被用来改进粒子滤波。仿真实验结果表明该算法能够有效提高室内定位的精度和鲁棒性。     

基于PF的EKF算法及应用

针对拦截弹与目标遭遇时间短,制导精度要求高的特点,提出了一种基于预测滤波(PF)的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法.PF是在综合了模型预测控制理论和最小模型误差估计法(MME)的基础上提出的一种新的估计方法.该方法最大特点是能实时地估计出校正项(模型误差项)并加到估计模型中,使产生的新模型更能准确地描述实际系统的行为.PF的这一特点,恰恰可以解决EKF无法处理由于模型不准而导致估计精度下降的问题.因此,可以利用PF估计出的模型误差项实时地修正系统模型,令原来的系统模型更加准确,然后再利用EKF对新的、能更准确描述系统行为的模型进行滤波,最后得到更为精确的制导信息估计值.仿真结果表明,该算法与扩展卡尔曼滤波相比,增加的计算量并不明显,却在系统模型不准确的情况下,能够显著提高制导信息的估计精度,有效减少了拦截弹的脱靶量.     

基于Wi-Vi指纹的智能手机室内定位方法

室内定位是近些年国内外研究的热点, 但是目前的室内定位技术在适用性、稳定性和推广性方面仍然存在诸多问题.针对目前室内定位技术的不足, 面向公共室内场景的人员自定位问题, 本文创新性地提出以室内广泛存在、均匀分布的消防安全出口标志为路标(Landmark), 提出以Wi-Vi指纹-WiFi与视觉(Vision)信息相融合的指纹, 为位置表征的多尺度定位方法.该方法首先利用室内广泛存在的WiFi无线信号进行粗定位, 缩小定位范围; 然后在WiFi定位的基础上通过视觉全局和局部特征匹配实现图像级定位和验证; 最后参考消防安全出口标志的空间坐标精确计算用户的位置信息.实验中, 通过市面上流行的不同型号智能手机在12 000平米办公楼和4万平米商场分别进行实地定位测试.测试结果表明:该方法可以达到实时定位的要求, 图像级定位准确率均在97 %以上, 平均定位误差均在0.5米以下.本文所提出的基于Wi-Vi指纹智能手机定位方法为高精度室内定位问题建议了一种新的解决思路.     

基于UWB的消防员室内协同定位算法

为了在复杂火场环境下获取消防员的精确位置,提出基于超宽带(ultra-wideband,UWB)的消防员室内协同定位算法,充分利用目标到UWB基站以及到其他目标的测距信息进行定位.采用线性拟合方式对测量距离中存在的标准偏差进行预处理;针对目标位置解算及非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差缓解问题,...     

基于多传感器的室内三维定位算法研究

针对消防员在日常救援过程中难以准确获知自身位置坐标的问题,采用姿态传感器和气压计,提出一种室内三维定位算法(ITPA)。在ITPA算法中,根据加速度的幅值均方根、加速度的幅值方差和角速度的幅值均方根,实现过零监测,从而获知消防员的行走步数。根据气压计的数据,采用高度获取,卡尔曼滤波和异常数据处理等操作,获知消防员的高度,并判断其移动行为。通过二维移动距离计算和位置获取操作获知二维坐标。根据消防员的行为对其三维坐标观测值进行修正,并采用Kalman融合算法估计消防员的当前三维位置坐标。实验结果表明:在直行行走、楼梯行走和综合行走下,ITPA算法都能获得较接近真实路线的消防员室内三维位置,降低了算法的步数误差、距离误差和漂移误差,比FINS,IPNS和IPA3D算法更优。     

室内环境下UWB与LiDAR融合定位算法研究

当前全球导航卫星系统与激光雷达的数据融合被广泛应用于无人驾驶车辆的定位系统中,但在室内环境下由于卫星信号的丢失导致定位精度低甚至无法定位。为此提出一种基于超宽带（Ultra-Wideband,UWB）与激光雷达（Light Detection and Ranging,LiDAR）的融合定位算法。该算法以粒子滤波为基础,对两个传感器的定位数据进行互补融合解算。利用UWB实时定位数据通过提供起始粒子范围的方式来提高LiDAR的定位速率。通过求解LiDAR定位信息与粒子之间的几何距离来更新粒子的权重,从而弥补UWB的非视距误差。搭建一个室内测试场景,并将融合定位算法在智能小车平台上进行验证。实验结果表明,该方法优于UWB或LiDAR单一传感器的定位方案,而且在UWB视距受阻或LiDAR匹配失效的情况下,车辆仍能够获得良好的定位精度和定位实时性。