关键词:
室内定位
惯性导航
蓝牙
粒子滤波
数字消防
摘要:
伴随着我国城市化进程的持续推进和现代建筑智能化水平的提升,高层城市建筑、大型商业综合体等集约化场所的数量和规模呈现不断增加的趋势,城市集约化发展在方便了人民生活的同时也引发了难以管理、结构混乱、安全隐患等一系列新问题。这些问题在火灾等突发事件中尤为突出,导致了更大的风险和损失。本文针对公共室内场所在日常定位服务和火灾等突发应急情况中的人员定位需求,开展了基于蓝牙定向信标与惯导定位技术融合的高精度室内定位技术研究。本文主要开展了以下研究:
1.本文提出了一种基于双波束蓝牙电子信标的室内定位技术。通过优化天线结构,使得在天线水平法线方向附近形成一个增益很低的凹陷区域,利用此特性有效避免传统无线信号定位中由于多径效应引起的误差。在此基础上,提出了一种基于接收信号强度的差值累加定位方法,实现了无需信标交互即可完成位置估计的轻量化定位方案。
2.本文构建了面向多种手机携带方式的行人航位推算算法。采用K近邻算法进行携带方式识别,准确率达98.5%。本文还对经典的Scarlett步长模型进行了改进,在手持、摆臂、裤袋三种模式下平均步长误差分别由0.16m、0.15m和0.22m降低至0.06m、0.06m和0.08m。
3.本文构建了双波束蓝牙电子信标与行人航位推算算法融合的定位方法。蓝牙信号不可获取时,采用粒子滤波约束行人航位推算算法实现位置持续更新。当行人进入蓝牙信标的信号覆盖区域并穿过定向天线的水平法线方向时,利用信标提供的绝对位置对粒子群重分布。该方法结合了行人航位推算算法的连续性优势与蓝牙定位的误差校正能力。在手持、摆臂、裤袋三种模式下,平均误差分别由3.05m、5.74m和6.87m降低至0.77m、0.92m和1.41m。