基于地磁传感器的室内导航解决方案.pdf
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1、基于地磁传感器的室内导航解决方案 邢珍珍 (太原工业学院计算机工程系,山西 太原 030008 ) 摘 要: 目前人们对室内导航的需求越来越大,针对该情况本论文分析了基于位置的服务(Location Based Service,LBS) 和室内导航相关技术的应用现状,提出了一套能够综合利用手机上集成的各类加速度传感器、陀螺仪传感 器、地磁场传感器等搜集用户数据来建立的室内导航系统的解决方案。本文对地磁数据采集、室内地磁定位和导航的实 现三个方面进行了分析和说明。 关键词:室内导航;位置服务;地理信息 中图分类号:TP311文献标识码:A Indoor Navigation Solution B
2、ased on Geomagnetic Sensor XING Zhenzhen ( School of Computer Engineering,Taiyuan Institute of Technology,Taiyuan 030008,China) Abstract:Currently,the demand for indoor navigation is growing,for this case,the paper analyzed the location-based services(Location Based Service,LBS)and indoor navigation
3、 related technologies,proposed a set of possible utilization of all types of mobile phone integrated acceleration sensor,a gyro sensor,a geomagnetic sensor to collect user data to create an indoor navigation system solution.The paper analyzed and explained the realization of the geomagnetic data acq
4、uisition,indoor geomagnetic positioning and navigation. Keywords: indoor navigation;location services;geographic information 文章编号:2096-1472(2016)-04-13-02 1 引言(Introduction) 人类信息的 80% 与地理信息相关,人类活动80% 的时间都 处于室内,室内地理信息的研究显得尤为重要。例如在机场 等大型公共建筑内部,人流复杂,寻找一条通向目的位置的 路径很不直观。再如,目前大多数驾驶员通过依靠路牌和经 验寻找停车场,现有指示标志不
5、能精确引导驾驶员到达正确 的停车位。目前虽然有很多基于GPS 的地图软件能够提供导航 服务,但定位信号到达地面时较弱,不能穿透建筑物,所以 无法完成室内精确定位。室内导航被称为“最后一公里”。 随着移动互联网蓬勃发展,各种基于位置的服务应用层出不 穷 1。本文通过研究讨论导航与 LBS 在地理信息领域中的关键 技术,确定了一种利用智能手机内置的地磁场传感器、加速 度传感器和陀螺仪传感器,实现室内导航的方法。为解决室 内导航的问题提供了一条路径。 2 关键技术 (Key technology) 2.1 LBS技术 LBS 是基于位置的服务,它是通过外部定位方式(如 GPS) 或者通信运营商的无线
6、电通讯网络(如GSM 网、CDMA 网)获取移动终端用户的位置坐标信息,在GIS(Geographic Information System,地理信息系统 )平台的支持下,利用运 营商平台为用户提供相应服务的一种增值业务。 LBS 系统主要包括几个方面:空间位置获取系统、LBS 平 台的管理、地理信息系统 (GIS) ,以及提供移动终端业务服务 等方面。 2.2 地磁数据采样 为了能够准确使用数据,需要对地磁数据进行获取和采 样。首先应该处理建筑平面图,将建筑物中不重要的杂物删 掉,确定最能体现建筑地地理位置特征的点,也即导航关键 点,并完成这些关键点的地磁数据采样及存储,建立地磁数 据地图,
7、绑定建筑物的地磁坐标图和平面图。 2.3 定位技术 (1)WiFi 技术 WiFi技术是一种能够将个人电脑、手持设备等终端以 无线方式互相连接的技术。在生活中越来越普及。首先, iPhone手机占据了中国手机市场的27% 以上,但是 iPhone手机 不开放WIFI开发接口,所以 iPhone手机的WIFI正向定位无法 实现。若是通过 WiFi反向定位,需要具备反向功能AP ,这种 专业AP 售价较高,定位精度约为 5米,耗时耗力,成本较大。 软件工程SOFTWARE ENGINEERING 第19卷第4期 2016年4月 Vol.19 No.4 Apr. 2016 14 软件工程 2016年
8、4月 (2) 地磁定位技术 地磁定位技术采用识别环境中的地磁信号来进行精准 定位,无需预先铺设信号源,不用依赖环境中的任何硬件条 件,并且主流的苹果和安卓手机都开放了地磁传感器的开发 接口,通过手机自带的感应器即可进行定位。另外,地磁信 号稳定性好,定位精度高,平均达到13米 2 。所以地磁定位 技术可以为各类移动应用提供简单便捷的室内定位导航解决 方案。 现有智能手机上采用的电子罗盘、加速度传感器可以不 停提供加速度和运动方向信息,它们可以用于反复逼近设备 的运动轨迹。将这些信息与周期性的采样数据不断结合就可 以估算出用户的轨迹和位置信息 3 。 2.4 室内导航技术 室内导航是在室内定位的
9、基础上,结合室内地图数据的 分析,室内地理信息系统给出规划路线。为了确定用户与目 的地间的最佳路径,使用最短路径算法作为导航算法。最短 路径算法一方面需要估算用户到达目的地的最佳路径,另一 方面需要尽可能降低实际复杂度。由于Dijkstra算法计算复 杂度低,处理潜在稀疏图的效率高 4 ,所以确定核心算法为 Dijkstra算法。 2.5 Android Android 是一种基于 Linux 的半开源操作系统,主要用 于移动设备,如智能手机和平板电脑,由Google和开放手 持设备联盟开发与领导。在本论文的方案中,程序界面基于 Android 软件开发工具包开发,将位置信息和路径保存进数据
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- 基于 地磁 传感器 室内 导航 解决方案
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