[01114602]基于移动智能设备的协同室内定位技术研究

一、课题来源与背景 基于位置的服务（LBSs）不仅可以获取用户空间物理位置信息 ,而且还能通过位置信息调查用户社会网络关系信息、搜索用户环境特征信息,从而实现个人位置定位、运动导航追踪、环境信息查询、目标识别和特殊事件检查等诸多功能。因此针对移动智能终端的多种传感和信号接收设备,开发低成本、高精度、且能够与室外定位导航系统无缝连接的协同室内定位技术能够激发和实现更多的LBSs服务,具有重要的应用价值。 二、研究目的与意义 目的：解决室内定位技术的实时性和精确性问题,有利于突破基于位置的服务的发展瓶颈。基于移动智能设备的室内定位技术不仅可以应用于智能手机、也可以应用于各种专用的智能终端,在军用、商用、民用等领域呈现广阔的应用前景。 意义：本项目主要利用移动智能设备现有的高分辨率摄像头和惯导等传感/信号接收设备,开发能够满足LBSs需求的协同室内定位技术。采用二维码识别与移动视觉搜索相结合的方法、基于惯性传感器的航位推算算法并设计二者的有效协同定位机制,增强定位的实时性和精度。 三、主要论点与论据 设计方案采用二维码定位模块能根据判断出的关键位置信息,缩小移动视觉搜索范围,提高运算效率以及算法的硬件资源占用率;所述二维码定位模块成本低,且仅需通过移动网络即可进行位置搜索;移动视觉搜索模块根据搜索到的结果对视觉里程计算法的累积误差进行修正,提高定位精度;移动视觉搜索模块将采样后的视觉里程计模块特征检测结果发送到服务器端进行特征匹配,便于根据要求精度调整采样时间,从而满足定位精度和定位速度的综合需求。该设计不仅节省了移动端的运算量,而且将部分运算分担到服务器,有助于提高移动端的定位效率。 四、创见与创新 本项目主要利用移动智能设备现有的高分辨率摄像头和惯导等传感/信号接收设备,开发能够满足LBSs需求的协同室内定位技术,为与合作单位的后续产品研发奠定研究基础。 1)针对现有视觉定位算法无法满足实时定位需求的问题,采用二维码识别与移动视觉搜索相结合的方法,增强系统的实时性和提高系统的定位精度。 2)基于惯性传感器的航位推算算法开发与改进,主要包括基于三轴加速度传感器的步数检测方法研究、步长计算和方向判断方法研究等; 3)探索以上方法的融合机制,协同定位的优势在于实现多种定位手段的资源最大化共享与最优分配,一方面采用惯导可以减少图像采集密度,通过稀疏采集的图像数据获得连续的定位,另一方面视觉定位结果可以对航位推算算法的累积误差进行修正。设计合理的融合机制和融合算法,并通过实验进行优化和改进; 五、社会经济效益,存在的问题; 虽然针对移动设备的室内定位已经提出了很多种解决方案,然而由于室内环境的复杂多变等特性,目前为止没有业界满意的解决方案。针对移动智能终端的多种传感和信号接收设备,开发低成本、高精度、且能够与室外定位导航系统无缝连接的协同室内定位技术能够激发和实现更多的LBSs服务,具有重要的应用价值。 该项目研究对天津职业技术师范大学电子工程学院的学科建设工作起到促进作用,培养了若干名硕士研究生,并逐步与导航等研究形成学科方向。该项目研究具有一定的经济价值,合作企业将该项技术应用其各类软、硬件产品和项目,可以拓宽其业务范围,提升其产品的智能化程度。 六、历年获奖情况 1)、设计了基于移动设备的二维码识别与视觉定位相结合的协同定位系统;2)、发表EI检索期刊论文1篇,普通期刊论文2篇;3)、申请发明专利2项、申请软件著作权2项。 七、成果简介要向社会公开 本项目主要利用移动智能设备现有的高分辨率摄像头和惯导等传感/信号接收设备,开发能够满足LBSs需求的协同室内定位技术。采用二维码识别与移动视觉搜索相结合的方法,基于惯性传感器的航位推算算法开发与改进,并将两种方法的进行融合。协同定位的优势在于实现多种定位手段的资源最大化共享与最优分配,设计合理的融合机制和融合算法,并通过实验进行优化和改进; 本课题针对移动智能终端的多种传感和信号接收设备,开发低成本、高精度、且能够与室外定位导航系统无缝连接的协同室内定位技术能够激发和实现更多的LBSs服务,具有重要的应用价值。