Wie berechnet dieser Algorithmus die Smartphone-Position mithilfe von Sensordaten und GPS genau?

Mein Algorithmus zur Berechnung der Position des Smartphones – Integrierter Algorithmus basierend auf Sensordaten und GPS

Behebung des Algorithmusproblems:

Der bereitgestellte Algorithmus berechnet die Endgeschwindigkeit (Geschwindigkeit) des Geräts nicht korrekt. Um diesen Fehler zu beheben, sollte die folgende Formel verwendet werden:

finalvelocity = initialVelocity + Double.Parse(currentAcceleration) * (t);

Überarbeiteter Algorithmus:

Der überarbeitete Algorithmus umfasst die korrigierte Geschwindigkeitsberechnung und zusätzliche Verbesserungen, um Genauigkeit zu gewährleisten Positionsschätzung:

var prevLocation = ServerHandler.getLatestPosition(IMEI);
var newLocation = new ReceivedDataDTO()
{
    LocationDataDto = new LocationDataDTO(),
    UsersDto = new UsersDTO(),
    DeviceDto = new DeviceDTO(),
    SensorDataDto = new SensorDataDTO()
};

//First Reading
if (prevLocation.Latitude == null)
{
    //Save GPS Readings
    newLocation.LocationDataDto.DeviceId = ServerHandler.GetDeviceIdByIMEI(IMEI);
    newLocation.LocationDataDto.Latitude = Latitude;
    newLocation.LocationDataDto.Longitude = Longitude;
    newLocation.LocationDataDto.Acceleration = float.Parse(currentAcceleration);
    newLocation.LocationDataDto.Direction = float.Parse(currentDirection);
    newLocation.LocationDataDto.Speed = (float) 0.0;
    newLocation.LocationDataDto.ReadingDateTime = date;
    newLocation.DeviceDto.IMEI = IMEI;

    // saving to database
    ServerHandler.SaveReceivedData(newLocation);
    return;
}

//If Previous Position not NULL --> Calculate New Position

**//Algorithm Starts HERE**

var oldLatitude = Double.Parse(prevLocation.Latitude);
var oldLongitude = Double.Parse(prevLocation.Longitude);
var direction = Math.PI * Double.Parse(currentDirection) / 180.0;
Double initialVelocity = prevLocation.Speed;

//Get Current Time to calculate time Travelling - In seconds
var secondsTravelling = date - tripStartTime;
var t = secondsTravelling.TotalSeconds;

//Calculate Distance using physice formula, s= Vi * t + 0.5 *  a * t^2
var distanceTravelled = initialVelocity * t + 0.5 * Double.Parse(currentAcceleration) * t * t;

//Calculate the Final Velocity/ Speed of the device.
// this Final Velocity is the Initil Velocity of the next reading
//Physics Formula: Vf = Vi + a * t
var finalvelocity = initialVelocity + Double.Parse(currentAcceleration) * (t);

//Convert from Degree to Radians (For Formula)
oldLatitude = Math.PI * oldLatitude / 180;
oldLongitude = Math.PI * oldLongitude / 180;

//Calculate the New Longitude and Latitude
var newLatitude = Math.Asin(Math.Sin(oldLatitude) * Math.Cos(distanceTravelled / earthRadius) + Math.Cos(oldLatitude) * Math.Sin(distanceTravelled / earthRadius) * Math.Cos(direction));
var newLongitude = oldLongitude + Math.Atan2(Math.Sin(direction) * Math.Sin(distanceTravelled / earthRadius) * Math.Cos(oldLatitude), Math.Cos(distanceTravelled / earthRadius) - Math.Sin(oldLatitude) * Math.Sin(newLatitude));

//Convert From Radian to degree/Decimal
newLatitude = 180 * newLatitude / Math.PI;
newLongitude = 180 * newLongitude / Math.PI;

Einbindung von Sensordaten Integration:

Dieser Algorithmus nutzt sowohl Beschleunigungsmesser- als auch Magnetometerdaten, um die Bewegungsrichtung zu berechnen. Die folgenden Schritte beschreiben den Prozess:

1. Linearbeschleunigung: Verwenden Sie den Beschleunigungsmesser, um die lineare Beschleunigung in der X-, Y- und Z-Achse zu berechnen.
2. Bewegungsrichtung: Kombinieren Sie die Messwerte des Beschleunigungsmessers mit den Messwerten des Magnetometers, um die Richtung zu bestimmen Bewegung.
3. Geschwindigkeit und Distanz: Integrieren Sie die Beschleunigung über die Zeit, um die Geschwindigkeit zu erhalten. Berechnen Sie die Entfernung mithilfe der Geschwindigkeit und des Zeitintervalls.
4. Endposition:Aktualisieren Sie die aktuelle Position mithilfe der berechneten Entfernung und Richtung.

Zusätzliche Überlegungen:

1. Kalibrierung: Kalibrieren Sie die Sensoren regelmäßig, um die Genauigkeit sicherzustellen.
2. Filterung: Implementieren Sie Rausch- und Driftfilter, um die Datenqualität zu verbessern.
3. Zeitsynchronisation: Stellen Sie eine genaue Zeitsynchronisation zwischen den sicher Sensoren und die Uhr des Geräts.
4. Regelmäßige GPS-Updates: Korrigieren Sie die Positionsschätzung regelmäßig mithilfe von GPS Updates.

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