室内外定位技术综述

随着科学技术的不断发展,定位服务深入生活,越来越多的行业及个人因定位技术的发展而受益,也正是社会的不断进步以及环境的复杂多变,越来越高的定位需求在人们心中产生,越来越多的定位技术也随之诞生。文章从室内外定位角度出发,分别介绍了几种当下应用比较多的室内外定位技术,对其原理进行简单的阐述,分析其各自的发展与存在的不足,最后介绍了这些技术所涉及的一些主流算法。

基于室内外定位的校园LBS系统设计与实现

为了解决目前智能手机中位置服务LBS(Location Based Service)类移动应用在小环境区域不能准确提供位置服务的问题,以校园为例提出了一种基于室内外定位的LBS系统设计方案。首先介绍系统结构设计,然后详细分析了Mobile GIS、GPS、基于Wi Fi信号强度值的位置指纹定位算法等系统设计中的关键技术,最后测试验证系统的各个功能模块。测试结果表明,系统可以实现终端定位、室内位置服务、校园导航、地图服务等功能,且操作便捷,具备可行性和实用性。

面向智能导游的室内外定位方法研究

智能导游是基于游客位置的路径引导、游览讲解的综合性服务,与地理信息系统(GIS)、移动定位技术、基于位置的服务(LBS)等之间有着密切的联系。目前,室外定位技术已趋于成熟,但是无法满足室内定位的要求,因而室内外一体化定位在智能导游领域的应用亟待研究。本文将室内外定位引入到景区智能导游服务中,在调研室内外定位技术的基础之上,根据景区智能导游系统中室内外定位的具体需求,研究基于全球定位系统(GPS)和超宽带技术(UWB)的室内外组合定位方法,提出基于游客行为与空间状态的室内外组合定位模式,通过探测游客的运动状态实现定位切换算法,构建基于GPS与UWB的室内外组合定位平台。

室内外定位技术研究综述

定位技术是位置信息服务中的一个重要组成部分,被广泛应用于社会的各个领域。文章从室内外的角度出发,对主流的定位技术及其定位原理进行了概括介绍,最后分析了现阶段室内外定位存在的问题和以后的发展方向。

基于Android的北斗/GPS/WiFi室内外定位系统设计

针对当前室内外连续定位的问题,设计了一种基于Android平台、使用北斗卫星导航系统(BDS)和全球定位系统(GPS)以及WiFi位置指纹定位技术实现的室内外组合定位的位置服务系统。该系统的优点在于:能根据室内外环境自动切换至合适的定位方式,且在室内外交界处不频繁切换;提供可查看室内地图的交互界面;定位终端采用模块化设计,易于携带,并与手机监控端相互独立,适用于老人与儿童防走失应用场景。实验表明,该系统能够根据室内外不同场景切换对应的定位方式,实现连续、精确的定位。

室内外定位中的空间粒度与空间尺度研究

从满足用户定位需求的角度出发,本文对室内外定位中的空间粒度和空间尺度进行了研究。室内外定位中的空间粒度与用户进行导航定位的目的紧密相关,它规定了定位系统应该具备的定位精度。室内外定位的空间尺度决定了被定位目标的地理位置信息的抽象程度,同时也决定了定位过程中所采用的定位方案策略。通过采用空间粒度和空间尺度对用户定位需求进行分析,本文对基于不同定位系统的功能协同的泛在定位模式进行了探讨,并通过仿真实验对该模式进行了进一步的阐述,力求实现定位服务的泛在化。

基于室内外定位的电子学生证设备开发

当前,校园安全问题越来越引起人们的高度重视。本文针对学生安全问题,提出一种基于室内外一体定位的电子学生证设备方案,该方案设备基于GPS、LBS、Wi-Fi定位,结合通信平台、业务平台和家长端手机APP,实现对学生的实时跟踪,提高家长/学校的管理水平。设备附带电话通信功能,可代替学生随身携带手机,解决学生玩手机问题。

北斗室内外无缝导航定位体系与冬奥应用示范

近年来在学术界和企业界的共同努力下,室内定位领域取得了一系列重要进展,但是仍然存在技术体系不完备、标准不统一等问题。本文提出了一种通用普适的北斗室内外无缝定位体系架构,制定了实现该架构的技术发展路线以及相关关键技术,介绍了基于该体系架构下的北斗室内外无缝定位系统在北京2022冬奥会上的应用情况,最后对未来技术发展进行了分析与展望。

基于UWB与RTK的高精度室内外行人定位系统研究

针对单一定位技术难以实现室内外全场景定位的问题,设计了一种用于行人的联合超宽带(UWB)、惯性单元和实时动态载波相位差分技术(RTK)的定位系统。室外定位采用RTK定位,并结合惯性导航的行人航位推算(PDR)实现卫星信号遮挡区域定位。室内定位采用超宽带双边双向测距技术,并结合PDR实现非视距区域定位。室内外过渡区域定位则利用结合波峰检测法与非线性步长估计优化后的PDR定位,以提高其精确性和可靠性。测试结果表明,所提方法有效减小了信号遮拦、非视距情况下的定位误差,实现了室内外区域定位平稳过渡,整体平均定位误差在0.137 m左右。

基于北斗及蓝牙的室内外无缝连续定位系统设计

在航空物流领域,主要采用航空容器集装设备及无动力装置车辆(拖斗车)进行货物航空运输及地面流行性运输,其在货站内及机场之间进行转运。在室外,可以采用卫星定位的方式对其位置进行监控,但在货站内无法获取其卫星定位位置,因此设计了一种基于北斗及蓝牙到达角(AOA)技术的高精度定位方式,实现了室内外无缝连续定位系统。该系统的建设通过科技创新的技术手段提高航空货运物流领域面临的货物流动性无法确认的相关难题,以室内外位置定位为引领,以服务于业务场景为系统根本,极大地提高了航空货物运输领域的生产效率。

室内外混合环境下基于IMM-EKF的AGV连续定位方法研究

针对室内外混合环境下自动导引车(AGV)连续定位中存在多模型不匹配竞争、定位精度差的问题,提出一种基于交互式多模型—扩展卡尔曼滤波(IMM-EKF)的AGV室内外连续定位算法。针对AGV连续定位存在定位精度差的问题,提出采用平行扩展卡尔曼滤波器分别实现激光雷达(LiDAR)/里程计(ODOM)、全球导航卫星系统(GNSS)/ODOM的融合滤波定位。针对AGV连续定位存在多模型不匹配竞争问题,提出通过模型的似然概率分别计算LiDAR和GNSS模型概率,并根据模型概率对定位结果进行加权融合,从而计算AGV的最优位姿估计。AGV连续定位实验结果表明:本文提出融合LiDAR/GNSS/ODOM的IMM-EKF连续定位滤波算法,极大地提高了室内外连续定位精度、并有效抑制模型间的不匹配竞争关系,实现AGV的实时全局精准定位。

基于观测值质量定权的北斗伪距差分与5G室内外融合定位方法

针对传统北斗+5G融合定位过程中采用等权定位方法所造成定位结果受环境影响较大的问题,提出了基于观测值质量定权的北斗伪距差分与5G室内外融合定位方法。该方法对同一个待定位的目标分别进行定位后,根据自适应信号变化阈值来优选可用信标数量;在此基础上,结合可用信标的定位结果进行加权融合计算定位结果。实验表明,在卫星信号受到遮挡或者是信标较少的区域,方法较传统的等权定位方法定位精度高,且灵活易操作,具有一定的实用价值。

特大城市室内外无缝定位系统研究

随着网络环境的优化以及移动终端的普及,定位技术在物联网、军事通信以及社交网络方面都有着广泛的应用。各类LBS服务的发展现状既体现了广大人民群众在消费、社交等物质与精神两方面的需求,也是未来经济发展的重要推动力。实现上述LBS服务的前提和基础是准确、快速地对用户所处实时位置进行测定,特别是在人口稠密、高楼密布的城区环境下实现室内外高精度无缝定位。对于室外环境下的定位,全球卫星导航系统(GNSS)作为一种覆盖全球的定位手段已经得到了广泛应用。而对于室内环境,GNSS信号无法工作,无线室内定位技术逐渐成为人们关注的热点。该项目主要分为3个子课题:(1)研制城市区域室内外无缝定位信号体制与导航电文协议。(2)构建特大城市室内外定位系统。(3)研制一套以智能手机、平板电脑等为平台的移动终端三维可视化引擎和导航定位组件,都按照研究计划稳步进行中。依据项目总体技术需求,本年度开展了基于智能终端的海量三维模型数据管理和线程同步等室内精细三维模型数据调度的研究、三维实体模型辅助下的室内地形匹配与智能路径规划方法探索,以及开发了一套跨平台的智能终端三维可视化引擎系统。首先,室内外无缝定位信号体制研究已经基本完成,包括对各类室内外定位信号系统层级、传感器的界定,对各种无线定位信号特性的研究等。而对于室内定位导航电文格式设计、导航电文标准的顶层设计以及各种传输协议设计都在稳步进行中,并在中国矿业大学区域试验场进行了简单位置传输协议实现。其次,该项目根据构建特大城市室内外定位系统需要解决的信标优化部署、楼层判定、按需射频指纹采集、异构设备聚类与迁移、基于指纹相似性的地理位置聚类以及高精度定位算法等具体技术难点开展研究并提出了相应的解决方案。为了进一步提高定位精度,该项目通过理论研究和实验验证提高提出了混合高斯模型、基于公共信标集的高精度射频指纹定位算法、基于奇异值分解的射频指纹排序定位算法、基于空间相关性滤波和最小余差迭代的NLOS识别定位算法。最后,为了使室内外定位服务商用化、大众化、公共化,该项目搭建一个基于互联网的公共定位能力服务室内外定位平台。该平台由室内外定位平台、室内外定位门户、能力开放接口、手机客户端SDK等组成,是一个满足内容和应用聚合要求的业务运营管理和业务能力支撑的统一平台。

基于PDR和地理网格的室内外一体化定位方法

为降低现有定位方法对基础设施和电子地图的依赖程度,该文结合环境中的二维码信息与智能手机传感器采集的数据,提出了一种基于行人航迹推算(PDR)技术和地理网格的室内外一体化定位方法。该方法由网格编码提供室内外一体的位置信息,消除PDR定位过程中的累积误差,并通过便捷的编码运算实现位置的高效求解,最终以网格单元展示行人位置与行走轨迹。按照全球规则划分、多层级嵌套及编码可计算的地理网格选取原则,以GeoSOT为例开展实验,定位误差始终控制在行走距离的5%以内,证明了算法的可行性与有效性。该方法可用于通讯链路受阻或地图难以获得等特殊场景的辅助定位,对于室内外一体化定位技术的发展具有实用价值。

基于智能手机的室内外行人定位算法

惯性导航系统可以解决无卫星信号下的行人导航问题,而在室内外场景下抑制航向发散为主要挑战。通过理论推导和观察行人步态特征发现,使用上一零速时刻的航向角与下一动态时刻航向角的差值作为观测量,建立观测方程来修正航向角;针对室内磁干扰问题提出磁干扰检测并修正航向的方法;融合智能手机中的气压计信息抑制高程发散。通过多次室内外行走实验验证,所提方法能够有效修正航向,使室外定位误差小于0.8%,室内定位误差小于1.5%,高程误差室内外均小于0.5%。

基于SA优化BP神经网络的室内外无缝定位算法

应用于室内外环境下的行人导航存在定位数据不连续以及长时间定位精度低的问题,模拟退火(Simulated Annealing,SA)优化BP神经网络具有较高的预测精度和强大的非线性函数关系拟合能力等优点,特别适合于室内外无缝定位。提出一种基于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)/行人航迹推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)的室内外无缝定位解决算法。算法使用BP神经网络算法处理GPS定位数据和PDR定位数据,并使用SA算法优化BP神经网络,从而避免了传统BP神经网络收敛速度慢和容易陷入局部最优解的问题。仿真与结果表明,SA优化后的BP神经网络其平均绝对误差比BP神经网络的降低了大约69%,定位精度比PDR定位的精度提高了约55.11%。

基于北斗的室内外无缝定位系统

为了解决室内外无缝定位问题,基于北斗空间导航信号特征,并结合Wi-Fi指纹库定位算法,设计出一种基于北斗的室内外无缝定位系统。本系统无需改造现有Wi-Fi热点软硬件,首先利用空间均值滤波方法对采集的接收信号强度值进行平滑处理,提高信号采集的精度,然后将实际测量法精度高的优势和路径损耗模型法灵活易更新的特点相结合,设计了一种室内定位精度优于5.5m,室内外定位模式切换时间小于10s的无缝定位系统,满足了室内外导航定位应用的需求。

北斗+5G室内外融合定位技术的应用展望

基于室内外一体无缝覆盖的融合定位服务需求,从融合定位产业的市场需求出发,阐述融合定位产业链的技术特点、可行性、应用市场的发展趋势。

北斗+5G室内外融合定位技术的运用分析

卫星导航对我国的国防领域有着十分重要的作用,卫星导航所提供的定位服务也广泛应用于人们的日常生活和工作之中。主要简介了北斗定位技术,并对目前的北斗+5G室内外融合定位技术进行了相应的阐述。北斗导航系统对于室外空旷区域的定位结果精确度较高,但是在室内,卫星信号无法覆盖全面。5G系统本身具有密集组网、大带宽和多天线等对定位有利的条件。通过北斗与5G的深度融合,可构建室内外无缝定位体系,满足日益增长的泛在定位需求。

基于北斗的室内外无缝定位系统

科技在快速发展的过程中,移动定位技术的发展也获得了长足的进步。其中关于北斗室内外无缝定位系统的设计研究,则引起了应用人员及技术研究人员的重视。分析在具体的定位系统设计中,如何有效的发挥北斗定位系统效果,并且提升定位系统的应用质量,则成为当前北斗定位系统应用发展中主要研究的问题。文章针对基于北斗的室内外无缝定位系统,进行简要的分析研究。