基于智能手机MEMS的室内定位系统.pdf

基于智能手机MEMS的室内定位系统 基于智能手机MEMS的室内定位系统 Building LocalizationSystem Based on Mobile Phone MEMS 李 旭 贾宇波 张 倩 (浙江理工大学信息电子学院计算机系，浙江 杭州 310018) 摘 要 为解决室内定位系统前期信息采集工作量大，成本高的问题 ，将惯性导航技术应用到室内定位 中来。通过对智能手机 中的加速度计和电子罗盘传感器的研究，设计 了一个手机应用。该系统建立在 Android系统上 ，对手机传感器产生的信号 进行计算，实现定位功能。并对误差产生原因进行分析，并通过粒子滤波技术提高其定位精度，在短距离内定位精度控制在 在 3~5m。为惯性导航在手机定位中的普及和应用提供 了理论基础。 关键词：室 内定位 ，惯性导航 ，加速度计和电子罗盘 ，粒子滤波 Abstract Aftertheanalysisofexistinglocalizationsystem，basedonMicro—Electro-MechanicalSystem (MEMS) isestablishedin thispaper．The whole system isbased onAndroid system，and realized positioning function by sensorsignalcalculation．The localization resultsisanalyzed and calculated．The reasonsthataffectsystem accuracyand efficiencyhavealso been ana- lyzed withthe suggestions forthe system performance improvement．The research resultsshow thatthe indoor localization system can locate in an idealenvironmentandthe average localizationaccuracy is3~5m． Keywords：indoorlocalization，inertialnavigation，accelerometerand electroniccompass．particlefilter 现在主要的室内定位技术大多是基于无线局域网或射频识 由于大量积分会产生残留误差，所 以采用零速更新 ZUPT ， 别[2技术，在特定建筑物内也表现出良好的定位效果 ，但其前期 (ZeroVelocityUpdate)E对加速度计的误差进行● 补偿●，基本的 大量的数据采集工作以及随之而来的巨大成本 ，使室内定位技 原理就是当智能手机静止时 ，积分速度归零。 术一直无法大规模普及 。 假设初始位置为(X(to)，Y(to))，初始速度为S(10)下一时刻的 自2010年 iphone4 内置 陀螺 仪 以来 ，智能手 机中的 位置为(X(t，)，Y(t))，这段时间的方位角为e(t，)，加速度为 a(t，)。 MEMS(Micro—Electro—MechanicalSystem)越来越完善，目前 如图2所示 。 主要用于人机交互、简单运动姿态检测和互动游戏等。本文通过 则 S(t1)为 ： 对手机 MEMS中加速度计 、陀螺仪和电子罗盘的研究 ，根据粒