多源泛在信號的融合定位關鍵技術研究

《多源泛在信號的融合定位關鍵技術研究》是依託中山大學，由夏林元擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多源泛在信號的融合定位關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：夏林元
• 依託單位：中山大學

中文摘要

為推進衛星導航定位這一新興技術在更多領域的套用，迫切需要將衛星定位信號與地面多種泛在信號源進行集成形成泛在的無縫定位系統，現代無線城市工程、數字工程及三網融合為這一構想提供了新的基礎支撐；本研究針對衛星定位信號在室內及城市峽谷等環境下面臨的困境及多種行業對無縫定位的日益需求，將衛星定位信號與多種典型地面無線信號及信息，包括WLAN網、感測器網及興趣點（POI）等進行集成，從各種泛在信號的特性認知著手，結合地面多源無線信號定位時的環境特性，構建泛在定位的時變環境認知模型，並採用自適應匹配的方法，形成綜合推理模型進行融合定位，通過智慧型識別，集成支撐資料庫構建及融合定位模型探討等關鍵技術的研究與公關，進行城市環境下的多源泛在信號的無縫定位途徑探索與研究，為智慧型城市及物聯網等重大發展需求提供無縫空間位置信息支持，也為我國北斗導航定位大規模無縫套用進行基礎技術研究。

結題摘要

GNSS定位在城市峽谷及室內的困境促成了多源泛在信號定位的興起，本課題針對國內外關於多源泛在信號融合定位的缺乏與不足，歷時三年，按照計畫完成了以廣州、香港為代表的大都市典型泛在信號資源，包括WiFi、GSM、WSN等的可獲得性和分異狀況調研；以WSN、WiFi及GSM信號為代表的泛在信號在室內外傳播特性的研究，以及在此基礎上融合定位和集成定位的研究；面向城市導航定位融入泛在信號分環境傳播參數的POI庫的探討與構建研究；室內外基於環境參數的RSS空間分布資料庫構建及採集軟體的開發；基於環境識別的時空環境自適應非參數模型和定位的研究；探討了主要定位方法包括三邊交會、位置指紋匹配和質心定位的誤差特性及其與網路節點分布的關係，基於誤差特性的無縫平滑定位模型的研究；以及無縫定位在個人航跡推算、視覺導航及位置服務領域的套用研究。通過研究我們得出，大都市諸如廣州、香港的泛在無線設施的建設為室內外定位提供了充足的資源，WiFi結合GSM等信號能夠提供精度20米的定位支持，滿足絕大部分位置服務的需求；不同定位方法及不同定位信號之間的互補性是融合集成定位的關鍵，比如基於WiFi的Cell-ID與交會相結合是利用了Cell-ID的快速和交會的精確，WSN和WiFi的混合利用了WSN的穩定性和WiFi普及性，GSM和WiFi的混合利用了GSM的覆蓋率和WiFi的精確，遮蔽環境下GNSS因為集成了WiFi觀測量才能夠正常解算；對現有資源的梳理、組織與建庫是城市導航定位的前提條件，面向城市導航定位的POI庫可以藉助現有POI資源，融入區分環境的泛在無線信號傳播參數支持導航定位；基於環境參數的RSS空間分布資料庫適應不同場景下的定位需求，室外數據採集終端向智慧型化、小型化發展；室內數據採集向低功耗和自動化發展，多基站模式實現了小範圍資料庫的自動採集及與環境參數的融合；複雜環境對於泛在信號定位的影響嚴重，提出時空環境自適應模型能夠識別不同環境選擇合適的參數根據RSS反演空間位置距離而實現精確定位；無縫平滑定位是進一步的需求，從各定位方法的誤差特性入手，分析了其與網路節點分布的關係，提出邊緣效應的概念，並提出基於邊緣效應的無縫平滑定位算法；將無縫定位套用到了個人航跡推算、視覺導航及LBS數據挖掘等領域，效果明顯。