摘 要

近年来，随着移动通信技术发展迅猛，智能手机，平板电脑等移动设备不断地涌入到人们的生活中，成为了每个人生活中不可缺少的一部分，这使得人们能利用移动设备随时随地获取位置信息服务，极大方便了人们的生活和生产实际。目前被广泛应用于定位的GPS技术能在室外环境中实现较高精度的定位，但在室内，由于GPS信号的衰减，这导致在室内需要借助其他方式才能实现较准确的定位。因此，如何更好地实现室内的准确定位成为了一个有价值的研究课题。

本文中的室内定位系统建立在iOS平台上，使用Objective-C语言编程设计了一个室内定位应用，其主要是利用了iOS平台的Core Motion框架将iPhone上的惯性传感器数据取出来进行位置计算，实现定位轨迹跟踪显示功能。

关键词：室内定位，iOS平台，惯性传感器。

ABSTRACT

In recent years, as the vigorous development of mobile communication technology, many smart phones, tablets and other mobile devices infuse into people's life gradually and become a part of their life, which make people can so easy to utilize LBS and facilitate their practice. At present, GPS positioning technology is widely utilized to achieve high precision positioning in outdoor environments. Due to the attenuation of GPS signal, we need to use other approaches to achieve accurate indoor localization. Therefore, how to achieve the accurate indoor localization better has become a valuable research topic.

The indoor localization system in this paper which are designed with Objective-C programming language based on iOS platform. We mainly use the Core Motion framework, a framework provided by iOS which can extract the inertial sensors’ data from iPhone, to calculate the users’ indoor position and then achieve the tracking of localization.

Keywords: indoor localization, iOS platform, inertial sensors

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的研究内容 3

1.4 论文章节安排 3

第2章 iOS平台下室内惯性定位 4

2.1 室内定位技术 4

2.1.1 A-GPS 4

2.1.2 短距离无线通信的室内定位技术 4

2.1.3 惯性传感器定位技术 5

2.2 iPhone传感器介绍 6

2.2.1 加速度传感器 6

2.2.2 陀螺仪 7

2.2.3 电子罗盘 8

2.2.4 综合运用 8

2.3 iOS平台惯性传感框架介绍 8

2.3.1 CMDeviceMotion 9

2.3.2 CMMotionActivity 11

2.4 本章小结 12

第3章 iOS平台下室内惯性定位系统的设计与实现 13

3.1 系统的结构 13

3.2 系统模块设计 13

3.2.1 初始位置获取模块 14

3.2.2 位置计算模块 14

3.2.3 位置跟踪显示模块 15

3.3 系统实现 15

3.3.1 初始位置获取模块实现 16

3.3.2 位置计算模块实现 18

3.3.3 位置跟踪显示模块实现 19

3.3.4 系统综合实现 19

3.4 本章小结 20

第4章 总结与展望 21

4.1 总结 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致 谢 24

绪论

研究目的及意义

随着越来越多的移动设备比如智能手机、平板电脑、智能手表等智能终端的广泛使用，这加速了位置服务应用的产生，从而使人们能够随时随地通过移动设备来获取位置服务信息。GPS在室外的定位精度较为准确，但在室内，GPS信号则相对比较弱，这使得在室内环境下，我们必须采取其它技术来实现较准确的位置服务，从而为用户连续可靠地提供位置服务以提高用户体验。近年来，许多公司都加入了室内定位的研发领域，如高德的室内定位，百度的室内定位等，这其中的主要原因是因为室内定位服务具有很大的商业潜在价值。

当前，以Apple公司的iPhone，iPad为代表的智能移动设备不仅数据处理能力不断增强^[12]，而且其内部集成了惯性传感器，如陀螺仪，加速度传感器，电子罗盘等，加上它们搭载的先进移动操作系统iOS，使得iOS设备有着比较强的软件扩展能力。智能移动设备的不断更新换代，极大地推动了位置信息服务的发展，这也为室内定位技术的研究与应用提供了新的平台。

室内位置信息服务可以应用在许多场景中，如用户可以在一栋大厦内寻找特定的店铺，并且能从店铺那里得到一些商品的优惠信息，这能帮助用户快速找到自己所需要的商品。同样地，商家通过分析用户的位置信息，也能更好地安排自身的广告投放，从而使利润最大化。在学校教学搂里能很方便找到所要去的教室等。在火车站能很便捷地找到站台，公交站出口等等，这样的场景数不胜数，但毫无疑问，室内位置信息服务在这些场景中发挥着关键的作用，这极大方便人们的生活。目前，国家正在大力推进物联网和智慧城市的建设，这更与室内位置信息服务密不可分。因此，研究如何利用移动设备提供较准确的室内位置信息服务具有现实的意义和潜在的商业价值。

国内外研究现状

室内定位技术目前还没有很成熟，国内外都有不少公司和机构在研究，如谷歌，诺基亚，博通，IndoorAtlas，杜克大学，北京智慧图科技有限责任公司等。下面将对这几个公司的方案作下简单的介绍。

1.Google的方案

在有些地区，使用Google手机地图6.0就可以进行室内定位导航，该方案主要依靠GPS（一般有两三颗卫星可获取数据）、wifi、电信运营商基站等完成室内的定位。由于此方案精度并不是很好，Google后来又发布了“Google Maps Floor Plan Marker”的手机应用，这能引导用户提供必要的信息来提高室内的定位导航准确度。