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随着经济的不断发展,智能手机在我国迅速普及,基于智能手机强大的硬件性能,手机平台上导航软件层出不穷。智能手机利用GPS、手机基站实现地图定位具有精度高反应快等特点,大大方便了我们的生活。但当人们丢掉传统纸质地图,拥抱方便的智能手机电子地图的同时,仍有些地方是基于智能手机导航无法覆盖到的地带,那就是地铁。由于卫星信号无法传达至地下,所以常用的GPS信息无法使用,基站信号在地下隧道内反射叠加导致基站定位误差较大且跳变明显,无法得到有效定位结果。目前市面上绝大部分手机地图对地上及地下环境定位算法未做区分,导致地上定位精度高反应速度快,地下定位精度骤降反应时间延长等问题。综上所述,目前手机地图软件在地铁内部定位误差极大,难以满足人们对定位精度的要求。要提高手机导航软件在地铁内部定位精度,可以从两方面入手,要么寻求地铁公司合作获取地铁内部调度信息,要么使用手机自带各类传感器及通讯功能提高手机定位准确性。然而,地铁公司出于安全性等多方面因素目前没有开放地铁调度信息给外部的先例。且假设公司允许开放列车调度信息,为乘客能方便的访问列车位置和报站信息,其对列车本身甚至隧道的改造在所难免,无论从改造成本或改造时间上考虑都不太现实。因而,要提高手机地图地铁内部定位精度只可能从手机自带的各类传感器及通讯功能入手,实现一种零地铁改造成本的手机地图定位算法。由于惯性传感器对物体运动形式及运动地点和环境没有特殊限制,可以弥补GPS和基站定位依赖外部信号进行的不足,而且,以加速度和陀螺仪为首的惯性传感器在智能手机中已得到广泛普及。因此,利用惯性测量元件在定位信号匮乏的地下实现智能手机高精度定位十分可行。本文在此基础上研究地铁环境下手机地图高精度定位算法,其主要工作如下:(1)本文提出基于手机基站CellID(基站小区唯一识别码)的乘客入站判断策略,以高效、免手动的方式实现乘客入站时手机地图从GPS与基站混合定位算法到手机地铁定位算法之间的无缝切换。(2)本文为实现乘客上车后手机任意姿态下确定与列车相对姿态关系的目的,提出基于梯度下降法的手机姿态二次解算算法,并对算法效果进行实验验证且取得良好结果。(3)针对定位过程中系统速度积分存在的零点漂移问题,本文分析其误差来源,将误差产生总结为陀螺仪零点漂移和加速度计本身噪声所致。在此基础上,本文通过引入数据融合思想利用加速度计长时间测量的可靠性补偿陀螺仪测量误差。同时,针对系统速度整体零点漂移,本文提出基于参考点的误差修正算法,并通过实验进行验证。(4)本文针对系统入站检测、参考点检测以及定位误差三方面进行大量实验,绘制系统误差累积分布曲线图评估系统整体定位性能。