[發(fā)明專利]基于地磁信息的室內(nèi)定位方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103983266A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅丹;邵文華;趙方
• 申請（專利權(quán)）人: 北京天地方元科技有限公司
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

1.一種基于地磁信息的室內(nèi)定位方法，所述方法包括：

步驟1，確定用戶在室內(nèi)的初始位置區(qū)域，并在所確定的初始位置區(qū)域內(nèi)沿可達(dá)路徑區(qū)域分布多個(gè)粒子，每個(gè)粒子具有兩個(gè)屬性：坐標(biāo)和權(quán)值；

步驟2，基于用戶移動(dòng)的方向和步長來移動(dòng)每個(gè)粒子，并更新每個(gè)粒子的坐標(biāo)；

步驟3，基于每個(gè)粒子移動(dòng)前后位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度與用戶移動(dòng)前后采集的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算該粒子的移動(dòng)與用戶的移動(dòng)之間的相似程度，并基于該相似程度來更新粒子的權(quán)值，其中，對于相似程度大的粒子，提高其權(quán)值；對于相似程度小的粒子，降低其權(quán)值；

步驟4，對所有粒子的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別進(jìn)行加權(quán)求和，以得到對用戶當(dāng)前位置的估計(jì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：

步驟5，判斷所述對用戶當(dāng)前位置的估計(jì)是否滿足設(shè)定的誤差范圍；如果不滿足，則返回至步驟1繼續(xù)執(zhí)行；如果滿足，則對當(dāng)前的所有粒子進(jìn)行重要性重采樣，然后轉(zhuǎn)至步驟2繼續(xù)執(zhí)行；直到用戶停止定位為止。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括構(gòu)建地磁定位數(shù)據(jù)庫的步驟，其包括：

a)以設(shè)定的最小定位精度將待定位的室內(nèi)地圖劃分為多個(gè)區(qū)域，在用戶可達(dá)的每個(gè)區(qū)域至少標(biāo)定一個(gè)參考點(diǎn)；

b)連接參考點(diǎn)得到采樣路徑，采樣路徑應(yīng)覆蓋該室內(nèi)所有的可達(dá)區(qū)域；

c)對每條采樣路徑以勻速率進(jìn)行采樣，采集該路徑上各點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場矢量在水平面上投影的指向，并將該磁場矢量在水平面上投影的指向與當(dāng)前的行進(jìn)方向的差值作為地磁方向在該點(diǎn)的修正值；

d)基于每條采樣路徑采集的地磁數(shù)據(jù)來設(shè)置處于沿采樣路徑徑向方向一定范圍內(nèi)的各個(gè)點(diǎn)處的地磁數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述步驟2包括：

步驟21)基于用戶移動(dòng)的方向計(jì)算每個(gè)粒子移動(dòng)方向α：

α＝β+ε+δ

其中β為用戶移動(dòng)的方向，以偏離正北方向的角度來表示；ε為地磁方向在該粒子坐標(biāo)對應(yīng)的室內(nèi)位置處的修正值，對于室內(nèi)每個(gè)位置，地磁方向在該位置處的修正值是一個(gè)常數(shù)；δ為一個(gè)隨機(jī)變量，其取值范圍在正負(fù)20度之間，對于每個(gè)粒子，隨機(jī)地從該范圍內(nèi)取一個(gè)數(shù)作為δ的取值；

步驟22)基于用戶移動(dòng)的步長計(jì)算每個(gè)粒子移動(dòng)的步長S為：

S＝B+Δ

其中B為用戶移動(dòng)的步長，Δ為一個(gè)隨機(jī)變量，取值范圍通常在步長B的正負(fù)50％之間，對于每個(gè)粒子，隨機(jī)地從該范圍內(nèi)取一個(gè)數(shù)作為Δ的取值；

步驟23)基于每個(gè)粒子移動(dòng)方向α和移動(dòng)步長S來更新該粒子的坐標(biāo)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述步驟3中所述粒子的移動(dòng)與用戶的移動(dòng)之間的相似程度是通過該粒子移動(dòng)前后位置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度差值與在用戶移動(dòng)前和移動(dòng)后采集的磁感應(yīng)強(qiáng)度的差值相減后得到的差的絕對值來衡量的，該絕對值越小，相似程度越高。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述步驟3中所述粒子的移動(dòng)與用戶的移動(dòng)之間的相似程度是通過所采集用戶移動(dòng)前后的磁感應(yīng)強(qiáng)度序列和每個(gè)粒子移動(dòng)前后位置之間所連直線上對應(yīng)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度構(gòu)成的序列之間的相似程度來衡量的。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，所述步驟5中判斷對用戶當(dāng)前位置的位置估計(jì)是否滿足設(shè)定的誤差范圍包括：

利用該室內(nèi)環(huán)境中已有的其他的定位機(jī)制中的任一種來估計(jì)用戶當(dāng)前的位置并計(jì)算該位置與經(jīng)步驟4得到的對用戶當(dāng)前位置的估計(jì)之間的距離，判斷該距離是否在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，在步驟1中，對于沒有搭建無線局域網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境，部署若干個(gè)藍(lán)牙信標(biāo)，并將信標(biāo)ID和信標(biāo)部署坐標(biāo)相綁定或者采用基于測距的定位方法確定用戶的初始位置區(qū)域。

9.一種基于地磁信息的室內(nèi)定位系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

用于確定用戶在室內(nèi)的初始位置區(qū)域，并在所確定的初始位置區(qū)域內(nèi)沿可達(dá)路徑區(qū)域分布多個(gè)粒子的裝置，其中每個(gè)粒子具有兩個(gè)屬性：坐標(biāo)和權(quán)值；

用于基于用戶移動(dòng)的方向和步長來移動(dòng)每個(gè)粒子，并更新每個(gè)粒子的坐標(biāo)的裝置；

用于基于每個(gè)粒子移動(dòng)前后位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度與用戶移動(dòng)前后采集的磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算該粒子的移動(dòng)與用戶的移動(dòng)之間的相似程度，并基于該相似程度來更新粒子的權(quán)值的裝置；其中，對于相似程度大的粒子，提高其權(quán)值；對于相似程度小的粒子，降低其權(quán)值；

用于對所有粒子的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)分別進(jìn)行加權(quán)求和，以得到對用戶當(dāng)前位置的估計(jì)的裝置。