面向智能手机的多源融合定位精度和能耗权衡机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41871363
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0114.地理信息学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Localization accuracy and energy consumption are two key and correlated performance metrics for localization algorithms, and especially for smartphones with limited energy capacity and multiple location sensing abilities (e.g. GPS, WLAN and IMU), implementing multi-source fusion localization methods that satisfy both precision requirements and energy constraints is an urgent problem to be solved. This project intends to focus on trading off between the localization accuracy and energy consumption of the fusion localization based on GPS/WLAN/IMU. First, after comprehensively analyzing the localization errors of the WLAN-based fingerprinting method, systematic localization optimization methods and energy-saving strategies will be proposed, and critical algorithms for outdoor localization will be presented as well. Second, by in-depth analyzing the estimation error and energy consumption of pedestrian dead reckoning(PDR) algorithms based on IMU as well as their dependency on IMU sampling frequencies, the energy efficiency of the PDR algorithms will be significantly improved by selecting appropriate sampling frequencies. Last but not least, through investigating the error mechanism and the energy consumption rule of the fusion localization, the constraint model among the localization error, device duty cycle, sampling frequency, energy consumption and other factors will be established, so as to trade off between the localization accuracy and energy consumption of the fusion localization by adaptively scheduling the working status and the sampling frequencies of the devices embedded in smartphones. This project not only promotes the theory of smartphone localization, but also provides critical technical supports for energy-efficient localization services.
定位算法的精度与能耗是相互制约的两个关键性能指标,特别是对于具备GPS、WLAN和IMU等多种定位手段、能量受限的智能手机来说,实现满足不同精度需求和能耗约束的多源融合定位方法显得尤为重要,是一个亟待解决的难题。本项目拟围绕基于GPS/WLAN/IMU的多源融合定位精度和能耗权衡机制开展研究。首先,从理论上全面分析WLAN位置指纹定位的误差机理,形成系统的定位优化方法和能耗节约策略,提出适用于室外环境的关键算法。其次,深入剖析基于IMU的行人航迹推算算法的误差、能耗及其与IMU采样频率的依赖关系,通过合理选择采样频率提高算法的能效。最后,探索多源融合定位方法的误差影响机制和能耗变化规律,构建定位误差、设备占空比、采样频率、能耗等要素的约束关系模型,提出自适应的设备调度算法,解决融合定位的精度和能耗权衡问题。本项目不仅有助于完善智能手机的定位理论,而且为实现高能效的定位服务提供关键技术保障。

结项摘要

基于位置的服务(Location Based Services,LBS)是物联网和移动计算领域的热门研究方向之一。随着近二十年来技术的不断发展,例如GPS、WLAN、IMU等,定位手段越来越多样化。然而,每种定位技术都存在自身的局限性,很难单独在复杂多变的场景中提供普适的位置服务以满足各种各样的位置需求。为此,在大多数场景中,更多的是依靠不同定位技术的有效融合来提供精确、可靠的位置服务,但也不可避免地增加了定位能耗。因此,对于能量受限的智能手机来说,如何实现满足不同精度需求与能耗约束的多源融合定位成为一个亟待解决的难题。基于此背景,本项目以多源数据融合定位为出发点,探索了GPS/WLAN/IMU融合的定位方法,重点对WLAN指纹定位误差理论、基于IMU的PDR采样频率、精度、能耗的制约关系、以及三种技术相融合的误差与能耗权衡机制进行了全面而深入的研究。具体来说,一方面,本项目建立了WLAN指纹定位误差模型,深入分析了不同因素对指纹定位精度的影响,并从环境动态性、设备异质性、信道多样性、指纹库冗余性等方面对WLAN指纹定位性能进行了全面优化;另一方面,本项目深入研究了基于IMU的PDR中传感器频率对计步、航向估计精度和能耗的影响,设计了在没有精度损失情况下的低能耗计步、航向估计方法;在以上研究基础之上,本项目进一步探究了GPS/WLAN/IMU融合定位方法,提出了基于模糊逻辑的自适应的设备调度算法,实了现定位精度和能耗的有效权衡。本项目成果对于完善智能手机的定位理论和实现高能效的定位系统设计具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(3)
Pedestrian Flow Estimation Through Passive WiFi Sensing
通过无源 WiFi 传感进行行人流量估算
  • DOI:
    10.1109/tmc.2019.2959610
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Mobile Computing
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Baoqi Huang;Guoqiang Mao;Yong Qin;Yun Wei
  • 通讯作者:
    Yun Wei
A Fuzzy Logic-Based Energy-Adaptive Localization Scheme by Fusing WiFi and PDR
融合 WiFi 和 PDR 的基于模糊逻辑的能量自适应定位方案
  • DOI:
    10.1155/2023/9052477
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Wireless Communications and Mobile Computing
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yankan Yang;Baoqi Huang;Zhendong Xu;Runze Yang
  • 通讯作者:
    Runze Yang
TTSL: An indoor localization method based on Temporal Convolutional Network using time-series RSSI
TTSL:一种基于时间序列RSSI的时间卷积网络的室内定位方法
  • DOI:
    10.1016/j.comcom.2022.07.003
  • 发表时间:
    2022-07-21
  • 期刊:
    COMPUTER COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Jia, Bing;Liu, Jingbin;Tawfik, Hissam
  • 通讯作者:
    Tawfik, Hissam
Optimizing AP and Beacon Placement in WiFi and BLE hybrid localization
优化 WiFi 和 BLE 混合定位中的 AP 和信标放置
  • DOI:
    10.1016/j.jnca.2020.102673
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Network and Computer Applications
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Tian Yu;Huang Baoqi;Jia Bing;Zhao Long
  • 通讯作者:
    Zhao Long
A Theoretical Analysis on Sampling Size in WiFi Fingerprint-Based Localization
WiFi指纹定位中采样大小的理论分析
  • DOI:
    10.1109/tvt.2021.3066380
  • 发表时间:
    2021-04-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Huang, Baoqi;Yang, Runze;Mao, Guoqiang
  • 通讯作者:
    Mao, Guoqiang

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其他文献

晚更新世南海不同海区的浮游有孔虫群落特征差异及环境控制因素
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    黄宝琦
南海北部MD12-3429站位海水古生产力和溶解氧含量特征
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    古生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李鹤;黄宝琦;王娜
  • 通讯作者:
    王娜
早第四纪西太平洋沉积物中底栖有孔虫Favocassidulina favus的分布及意义
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  • 发表时间:
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  • 作者:
    黄宝琦;王娜;陈萌莎;杜江辉;钮耀诚
  • 通讯作者:
    钮耀诚
南海北部MD12-3432站MIS11期以来底栖有孔虫反映的古环境变化
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    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    地学前缘
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁静之;黄宝琦;董轶婷;贾文博;周彦希
  • 通讯作者:
    周彦希

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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