一种基于环境磁场的室内移动人员定位方法.docx

第33卷第3期 杭州电子科技大学学报 。
2013年06月 Journal of Hartgzhou Dianzi University
doi:.1001-9146 -001
一种基于环境磁场的室内移动人员定位方法
王欣,张亚君,陈龙
(杭州电子科技大学电子信息学院,浙江杭州310018)
摘要:针对目前室内无线定位方式定位精度易受接收信号强度波动的不足,该文提出了一种基于室内磁场特征的定位方法。利用钢结构引起的室内地磁异常作为位置参考特征,建立室内环境磁场特征基准地图,然后通过粒子滤波算法实现对人员位置的估计。实验结果表明,相比基于无线接收信号强度的室内定位方式,该方法可以取得更好精度。关键词:室内定位;地磁异常;粒子滤波
中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:100l一9146(2013)03—0001—04
0 引 言
全球***系统是目前应用最为广泛的定位系统,但是由于卫星信号无法穿透建筑物,难以进行可靠的室内定位。为了克服全球***系统的不足,近年来,已有基于射频识别、超声波等定位方式被学者提出,它们虽然可以高精度定位,但是需要昂贵的基础设施,而基于无线网络信号的定位方式虽可以利用现有的接人点降低系统成本,但无线信号强度容易受人员运动、多径效应等影响出现波动, 因而无法实现可靠的高精度定位旧1。在钢筋混凝土结构的建筑中,钢铁等磁性物质会在局部范围内引起地磁异常,这种异常随位置的变化而不同”’40。理论上,可以使用这些地磁异常信息作为特征量构建地磁特征基准图,通过判断测量点地磁特征与基准地图数据的匹配度来确定测量点位置。本文设计了一个基于地磁特征匹配的室内定位方法,该方法利用一个3轴电子罗盘来获取移动人员的实时地磁特征与运动方向信息,通过粒子滤波算法实现对人员的位置估计,从而避免了无线信号定位的弊端,提高了系统鲁棒性与定位精度。
1 室内地磁定位方法研究与设计

与无线位置指纹定位流程类似,地磁匹配定位流程可分为离线建图和在线定位两个阶段,如图1 所示。
(1)离线建图阶段的主要任务是建立一个位置—磁场数据库,使位置坐标与地磁特征关联。要建立合适的指纹数据库,必须首先选择采样点的位置,然后将在每个采样点处测量到的地磁场特征参数记录在数据库中,这个数据库也可以称作地磁基准图。
(2)在线定位阶段的主要任务是利用电子罗盘测得在人员行进过程中各位置的磁场特征序列与对
应的航向信息,然后通过相应的匹配算法,根据实测数据与地磁基准图中存储数据的比较分析,搜索出
收稿日期:2013—04—09 作者简介:王欣(1989一),男,江西赣州人,在读研究生,电路与系统.
万方数据
2 杭州电子科技大学学报 2013拄
一组和测量序列最佳匹配的存储数据,由此估计当前时刻人员在地图中的位置。
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本文选用地磁强度作为地磁特征量