室内定位作为目前最为热门的研究领域之一,吸引了国内外众多企业、高校和研究机构投入其中。而作为室内定位技术手段之一的地磁定位因其全球覆盖范围广、无需架设基础设施、硬件成本小、定位精度高、稳定性强、定位误差不随时间积累等特点正受到广泛关注。然而地磁定位可用的特征量十分有限,单一定位方式很容易产生误匹配,导致定位点出现严重的回跳问题。此外,地磁定位易受到行人运动状态变化的影响,对地磁定位的精度也会产生一定影响。针对上述问题,本文实现了一套基于智能手机平台的地磁室内定位系统。该系统利用粒子滤波算法对行人航位推算技术和地磁定位技术进行融合,并在智能手机中实现定位结果的可视化显示。文中对行人航位推算和地磁定位中的算法进行了优化和改进,用于提高系统的整体定位效果。论文的主要研究内容与成果包括:1.提高行人航位推算技术的精度。为了减小PDR定位技术随时间累积的偏移量,论文对PDR定位中的关键技术进行了优化。针对步态识别,采用了识别率高、算法复杂度低的有限状态机法作为计步算法,获得了不同运动状态、不同手机握持方式下较高的检测精度;为了获得准确可靠的步长模型,论文通过大量的训练样本拟合出平均精度为0.02m的步长模型参数;在航向估计方面,本文将人体运动特征考虑进来,采用电子罗盘两步航向均值作为当前时刻的航向角,有效的解决航向角周期性波动问题,航向估计精度优于互补滤波。2.提高地磁定位技术的精度和可靠性。针对地磁指纹序列匹配易受行人运动状态变化影响这一问题,论文提出一种顾及行人速度的序列匹配算法,该算法结合PDR定位中的步态检测和步长估计算法,对实时指纹序列进行重采样,以适应地磁基准图的分辨率。实践证明,改进的序列匹配算法避免了指纹库重复建立,在实时定位中有较高的实用价值。针对地磁特征量稀少,单一定位方式易产生误匹配问题,论文提出一种地磁多特征协同定位算法,该算法放弃单一定位方式对定位结果的决定权,改用两种定位方式共同来判断位置的可信度,可以有效提高定位精度,减少地磁定位过程中的回跳问题。3.提高系统的稳定性。论文对地磁定位技术和PDR定位技术进行了粒子滤波融合,以实现两种定位方式的优势互补。文中对两种定位技术中关键环节的算法进行了优化和改进,提供了质量较高的状态量和观测量,有效保证了系统整体定位精度的提升。融合后的行人轨迹基本消除了PDR的漂移,较好的解决了地磁定位回跳和信息缺失问题,平均定位精度达到1.38m,标准差为0.96m,系统的定位精度和可靠性都有了较大的提高。4.实现系统的实际可用性。为了将融合定位算法应用到实时定位中,论文对地磁定位的层次结构和定位模块进行了详细的划分,分析了各模块之间的数据交互关系。在此基础之上,利用Eclipse开发软件在智能手机上实现了一套用于实时定位和地图可视化显示的地磁定位系统。通过实际场景中的实验评估发现,系统在室内能够获得较高精度和稳定性的实时定位结果。