在地球表面的自由源地区[90]，人们建立了比较复杂的地磁场的全球模型[91]，其中使用比较广泛的有Taylor多项式模型、Legendre多项式模型、冠谐模型、曲面样条函数模型等。但上述模型均以地球为研究对象，并不适用于建筑物内空间狭小、磁场复杂的环境，因此，若使用地磁进行室内定位，需对建筑物内磁场的空间分辨率、稳定性、地磁异磁场分布等性质进行分析，通过实验确定室内地磁信号的特性。通常来说，磁场幅度产生稳定差值的两个相邻位置的距离越小，即空间分辨率越高，其定位精度越高；同一位置时，磁场幅度保持不变，或者小范围浮动的时间越长，其定位效果越稳定；地磁易受金属及电气设备的影响而产生异磁场，稳定的异磁场有利于空间分辨率的提高，若异磁场经常发生动态变化，则可能影响室内定位精度，甚至导致定位错误。下面将对室内地磁信号特性进行分析，进而设计合理的定位方法。

图7.4　各楼层磁场幅度值变化与行走距离之间的关系

在相同点位情况下，地磁场幅度最大差值为2.84 μT，平均差值为0.677 μT，其中90%的差值不超过1.395 μT，差值不超过2.00 μT的占97.77%，地磁场幅度对比如图7.5（a）所示，差值频数分布如图7.5（b）所示。在同一走廊内，最大磁场幅度差值为3.77 μT，平均差值为0.886 μT，其中90%的差值不超过1.818 μT，差值不超过2.00 μT的占92.89%，地磁场幅度对比如图7.6（a）所示，差值频数分布如图7.6（b）所示。从图中可以看出，固定点和走廊内的地磁场幅度值基本稳定，走廊内不同距离处的地磁场特征前后基本保持一致，超过90%的前后测量差值浮动在2.00 μT以内，室内地磁稳定性较强，地磁指纹长时间稳定的特性为室内定位提供了定位基准。

图7.5(www.daowen.com)

图7.6

为研究磁场受金属及电气设备的影响，本书分别对建筑物内常见的笔记本电脑、防盗门和电梯在不同工作状态下距其不同距离处点的地磁幅度值进行了测量。由测量结果可知，电梯运行对周围地磁场的影响最大，不同状态下地磁幅度的最大差值为10.04 μT，该差值在距离电梯最近处获得，在距离电梯1.1 m以外地磁幅度差值降到3.5 μT以下，如图7.7所示；金属防盗门打开和关闭时，距离防盗门最近处的地磁幅度前后差达到最大值10.04 μT，在距防盗门0.2 m以上时地磁幅度差值降到3.5 μT以下，如图7.8所示；笔记本电脑开关对地磁场的影响最小，在距离笔记本电脑0.05 m以外地磁幅度差值降至3.5以下，距离笔记本电脑最近处地磁幅度差值最大，为4.13 μT，如图7.9所示。根据以上数据可知，虽然金属及电气设备对地磁场影响明显，但其影响范围有限，若非大型电磁设备，适当的距离能够避免大多数因素的干扰。

图7.7　电梯门开关对周围磁场幅度值的影响

图7.8　防盗门开关对周围磁场幅度值的影响

图7.9　笔记本电脑开关机对周围磁场幅度值的影响