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智能手机室内定位系统面临的挑战

智能手机室内定位系统面临的挑战
多年来,采用行人航位推算(PDR)技术的室内定位系统受到了学术和商业领域的广泛关注。

现有的各种传感器解决方案通常是使用加速度计来计算步数,并使用磁力计和/或陀螺仪来测量行走方向的变化。

测量准确率在行进距离[1]的0.5%到10%之间。

但所有这些方法都要求用户从始至终保持身体平衡,
以确保移动感应设备的平稳,就如同行走的同时还要保持一块蛋糕的平衡一样,也就是所谓的“蛋糕步”。

 但是智能手机的室内定位系统要能够让用户自由移动,且无论手机如何放置都能提供合理的结果。

通过开发传感器算法来进行室内定位是极为复杂的,这在一定程度上是因为算法会受下列因素变化的影响,且随着环境的实时变化,系统还必须同时兼顾到这些因素。

 地磁异常随处可见。

定向的不确定性是造成定位出错的主要原因。

尽管使用磁力计可以避免定向过程中出现的“航向漂移”问题,但智能手机通常在一天中[2]60%的时间里都会出现地磁异常。

如图1所示,当平稳地拿着手机经过一根普通的电线杆时,可以看到,航向出现摆动,变得极不准确。

而通过算法的精心设计,可以检测到这些异常并进行弥补,使定向更加精准(如图中蓝线所示)。

 图1.当经过电磁干扰源(如电线杆)时,一个普通缺省设置的安卓手机的
定向功能会变得很差(红线)。

在向同一台手机植入并安装Sensor Platforms公司的FreeMotion Library后,定向功能变得精确(蓝线)。

Yaw (deg):航向偏移量(单位:度)Time (sec):时间(单位:秒)Galaxy SIII Walking Past Electrical Pole:Galaxy SIII经过电线杆时的航向偏移。

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