提高gps定位精度与上下文感知

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1、二○一三届毕业设计外外文文翻翻译译学院：工程机械学院专业：机械电子工程姓名：申书伟学号：2505090313指导教师：胡志新完成时间：年月日提⾼GPS定位精度与上下⽂感知黄俊尧计算机科学与信息工程系，国立台北大学E-mail:jyhuang@mail.ntpu.edu.tw蔡钟贤计算机科学与信息工程系，国立中央大学E-mail:comple@csie.ncu.edu.tw摘要：这篇文章介绍了从普适计算的上下文感知技术校准使用GPS定位的方法。以往的研究主要集中在集成GPS校准辅助硬件的方法上，以致用户的上下文信息和用户的基本需

2、求被忽视。受普适计算研究的启发，本文提出了一种新的方法，称为PGPS（感知GPS），利用接收到的GPS数据中上下文的信息直接提高GPS定位精度。PGPS是始于抽样收到GPS数据来学习载体的行为与构建基于HMM的转移概率矩阵（隐马尔可夫模型）模型和牛顿定律。在构造要求矩阵后，然后PGPS可以交互地纠正实时接收到的GPS数据。既在基于过渡矩阵和在线接收GPS数据的基础上，PGPS推断GPS载波行来验证接收到的GPS数据的合理性。如果接收到的GPS数据偏离了推断的位置，然后接收到的GPS数据下降。最后，进行了实验并且初步结果表明该方

3、法能有效地提高GPS定位精度。关键词：语境意识，普适计算，GPS，牛顿定律，马尔可夫模型，最大似然函数。I.前言从比尔·克林顿在2000年5月宣布释放GPS[1]定位精度的限制以后GPS已经成为主流的户外定位系统。自那时以来，GPS在例如救援响应[2]，手机游戏[3]，医疗应用[4]，等方面的应用越来越流行。即使美国联邦通信委员会[FCC]制定了E911规则（救助专线911）强制要求手机生产商在他们生产的手机产品中嵌入GPS芯片。[5]所有这些应用程序都依赖于GPS定位精度。然而，精度GPS位置主要取决于卫星位置，信号延迟，各

4、种环境噪声，如电离层延迟的影响，星历误差，卫星钟误差，多径失真，对流层延迟的影响，和数值错误。[1]以前在提高GPS的定位精度方面的研究可以分为三类。第一类是使用固定地面基准站组成的网络来计算由卫星系统显示位置与已知的固定的位置之间的差异。这些参考站把测量到的卫星的伪距和实际的伪距之间的差异发送给卫星接收器，以提高其准确性。如果这种差异被地面站直接发送到GPS接收机，它被称为DGPS（差分全球定位系统）。[6]相反，WAAS（广域增强系统）[7]通过轨道卫星而不是通过基于地面的发射机发送校正信号。第二类方法是在GPS接收器上增

5、加了辅助性硬件，如惯性测量单元[8]，来协助定位计算。最后一类采用软件算法，包括卡尔曼滤波器[9]，和地图匹配[10]，来递归的校准GPS接收到的数据。所有这些方法都依赖于昂贵的辅助硬件支持而且忽略了用户的行为信息。在事实上，当一个人类与周围的环境相互作用时有很多可用的隐式信息存在。[11]比如，一个人下意识的手部动作能揭示超越他语言主体的真正意图。在外部设备的帮助下，这样的隐式的信息可以被捕获。虽然装置本身在处理抽象的上下文信息方面不如人类擅长，然而由设备捕获的原始数据却能给我们一些人的内涵的线索。在适当的遥感数据模型里，我

6、们可以规划人的行为，让这些装置拥有能够上感知下文的意识。那就是在本文的介绍的研究中通过采用上下文感知技术，试图使GPS接收机“聪明”地“理解”载体的行为并且相应的校正收到的位置信息。本文提出了一种用上下文驱动来提高GPS定位精度的方法。这种方法被称为PGPS（感知GPS），它的灵感来自普适计算研究中通过分析接收到的GPS数据并相应的校正定位精度来感知接收器的行为。这种方法遵循由麻省理工学院实时上下文引擎12][13]提出的环境敏感建筑来模拟用户的行为和校正定位数据。麻省理工学院的实时上下文引擎包括四个步骤，检测，特征提取，建模

7、和推理，[13]。这四个步骤中，建模是从传感数据中感知行为的关键步骤，但不幸的是，它并没有被充分的阐述[12][13]。本文的其余部分安排如下。第2节介绍了GPS误差以及与各自的缺点相关联的校正方法。此外，上下文感知计算概述也将被讨论。第3节介绍PGPS方法论的基本原理和技术。PGPS运用牛顿定律建模，对GPS接收器的行为进行校正，它是由两个阶段组成：训练阶段和整改阶段。第4节阐述了PGPS实施和经验。最后，第5节介绍了对相关工作的讨论和结论备注II.相关研究PGPS本文提出的方法采用上下文感知技术去了解GPS接收机行为并相应

8、的校准位置数据。因此，在这部分首次提出关于提高GPS定位精度的相关研究。上下文感知技术的概念及相关研究会在接下来的内容介绍给大家。A.GPS接收错误和以前的解决方案在过去，美国的国防部为了保证其优势力，对GPS信号进行加密，这显著降低了接收到的GPS数据的精度。自从美国政府在