基於地磁場的室內定位介紹

2021-08-22 08:54:53 字數 1336 閱讀 6311

宣告一下,該篇文章純粹是科普性質的,不涉及任何**和演算法實現。

我們來看看如何利用磁場來定位。

1、為什麼能用磁場定位

這個問題估計有很多人都想不明白,那麼就聽我來解釋一下。首先地球就可以看成一塊大磁鐵,因此磁場在我們身邊是無處不在的,我們利用地球的磁場可以快速確認南北極,進而確定我們所處的方向,手機中的方向感測器就是由此而來。那麼磁場又跟定位有什麼關係呢,我們身邊的磁場其實很容易受到鐵製品的干擾,而建築物中又到處布滿了鋼筋和各種鐵製管道,這樣就會導致我們在測量出的磁場在室內不同的位置上會有著不同的場強和變化,由於鋼材的分布可以j近似看成是隨機的,而且在長時間內是不會輕易改變的,這樣一來根據場強的變化趨勢就可以形成乙個獨一無二的指紋。然後我們通過測量室內磁場的分布建立磁場分布圖,通過測量磁場資料匹配磁場分布圖,就可以精確定位到當前所在的位置了。

2、地磁場是否保持穩定?

實際上,磁場是有變化的。隨著季節的變化,地磁也會發生改變,但這種改變僅限於磁場強度的變化,磁場分布圖上磁場的變化趨勢是沒有發生改變的,如下圖所示,兩段波形雖然平均幅度相差很大,但是整體波形還是非常相似的。這種幅度上的差異我們是可以通過一些數學手段來消除的。

3、還有什麼會影響磁場?

只要是鐵製品,對磁場都是用影響的。例如電腦、電視等電子產品,另外,假如你家裡新買了冰箱或者洗衣機等大型電器,那麼當然會對磁場造成影響了。不過這些電器的影響都不大,往往影響距離只有半公尺不到,通過演算法還是可以消除這些影響的。真正對我們定位產生影響的,是像電梯、汽車這種大型鐵塊,這些大體積,並且具有移動性的鐵塊對於磁場的影響還是相當大的,具體沒有去測量過,不過可以肯定,它們的影響範圍至少在一公尺以上。

4、我們怎麼來做磁場定位?

首先選定場地,採集室內的磁場分布,建立磁場分布圖。我們在行進過程中,通過手機採集的磁場資料去實時匹配磁場分布圖,最終確定所在位置。

5、磁場匹配演算法有哪些?

主流演算法是採用粒子濾波器。也有用dtm、卡爾曼濾波來做的,僅供參考。

6、地磁定位有什麼優勢和劣勢?

優勢在於不需要借助其他器械,單純靠一台智慧型手機就能夠進行資料採集和定位,演算法簡單易實現,有自我糾偏的功能,誤差不會累計。

缺點在於事先要採集資料建立磁場分布圖。剛開始定位時,若是地圖較大,需要花較長時間來匹配地圖,匹配時間較長,有一定概率匹配失敗(依賴於演算法的效率和複雜度)。另外,磁場也會受到大型移動鐵塊(車輛)的干擾,因此不太適合用於停車場的導航。

總結一下,雖然磁場定位有相當不錯的效能,但是鑑於磁場的不穩定性(易受外物干擾),純粹的磁場定位還是有一定的失敗可能性。因此,建議將磁場定位作為乙個輔助性的定位方法。

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