手机传感器的室外定位研究

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随着智能手机的快速普及,移动互联网已经融入了我们的生活之中。与定位相关的应用(LBS)越来越成为我们生活中不可或缺的一部分,例如社交计算,地图导航等应用。在室外定位中,GPS和GSM定位一直都是研究的热点,也是目前使用最广泛的两种定位方式。虽然GPS定位在室外开阔地带精度可以达到10米以内,但是在室内无法使用,在城市内有高楼或者树木遮挡的地方也难以达到理想的定位精度,即所谓的“城市峡谷效应”。除此之外,GPS的定位过程需要“搜星”以及接收卫星数据,这一过程伴随着巨大的能量消耗。对于GSM蜂窝网络这种定位方式,它有着广泛的使用范围,在室内或者室外都可以正常使用而不用引入其他的硬件设备,并且所需能耗大大低于GPS,但是它的定位精度和采用蜂窝网络的半径有关,使得误差可能达到100米以上。  为了能够弥补以上两种定位方式的缺陷,本文提出一种基于智能手机传感器的惯性导航定位方式来解决他们,得出一种低功耗、高精度的定位方案。在本方案中主要是依靠AGPS获取徒步运动的初始点坐标,采用智能手机加速度传感器数据判断行走步数,并通过经验公式动态计算出每一步的步长,综合二者就可以得到手机用户行走的距离。手机用户的前进方向可以由方向传感器获得。这样就可以将初始位置、运动距离和运动方向带入文森特方程中进行计算从而获取运动终点的坐标。为了能够减少在定位过程中由于文森特方程迭代所造成的累积误差,本文采用了混合纠偏的方式对文森特方程的结果进行了纠偏,使得本方案可以被使用在不同的环境中。通过使用智能手机在实际环境中进行实验可以验证本方案达到了预期效果,实验结果表明本文提出的定位方案平均精度达到了6.7米并且相比GPS平均节省了24.7%的电量。
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