[發明專利]一種室內定位方法

在審

• 申請號: 201410853977.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104501801A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 馮敬偉;馬巍;車明明;靳云迪;韓梅;戴文
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 錢成岑;袁春曉

技術領域

本發明涉及定位技術，尤其是一種室內定位方法。

背景技術

隨著現代社會的不斷發展，城鎮化進程加快，建筑物樓群也朝大型化、高層化發展，人們80％-90％的時間處于室內環境(含地下、礦井、隧道等)。這些變化加重了對室內位置服務的要求，對高精度的室內定位的需求正迅速增加。

目前，室內定位技術種類繁多，可以分為兩大類：①局域室內定位，如無線局域網(WLAN)、射頻標簽(RFID)、紫蜂(Zigbee)、藍牙、超寬帶(UWB)、地磁場強、紅外定位、光跟蹤定位、計算機視覺定位、超聲波定位、慣性導航定位等；②廣域室內定位，如基于移動通信網絡的輔助GPS(A-GPS)、偽衛星、地面數字通信及廣播網絡定位系統等。

現有的室內定位技術大多需要先驗信息，如需要提前部署信標節點，需要提前建立指紋庫等，慣性導航雖然不需要先驗信息也可以進行定位，但單獨的慣性導航精度不高，因此現有的室內定位技術無法適應復雜的室內環境。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種無需先驗信息的室內定位方法。

本發明采用的技術方案包括：

步驟1：將第一定位終端及第二定位終端佩戴于工作人員身體上；

步驟2：工作人員在初始位置，第二定位終端進行掃描獲得室內空間的360°二維平面掃描圖；

步驟3：第一定位終端檢測工作人員是否走完一步，若走完一步則通知第二定位終端；

步驟4：第二定位終端收到所述通知后，獲得當前位置的室內空間的360°二維平面掃描圖；

步驟5：將兩幅360°二維平面掃描圖進行掃描匹配，得到工作人員當前位置相對于初始位置的二維平面坐標。

進一步，所述第二定位終端包含掃描測距雷達；所述步驟2與步驟4中，第二定位中端的掃描測距雷達獲得極坐標下的室內空間的360°掃描圖，再將掃描測距雷達獲得的極坐標圖轉換為直角坐標圖從而得到室內空間的360°二維平面掃描圖。

進一步，第二定位終端還包含有慣性測量模塊；所述步驟2進一步包括，慣性測量模塊獲取工作人員在初始位置的偏航角、俯仰角及滾轉角；根據偏航角、俯仰角及滾轉角將所述室內空間的360°二維平面掃描圖進行三維仿射變換，將所述室內空間的360°二維平面掃描圖變換為同一水平面上的360°二維平面掃描圖；

所述步驟4進一步包括，慣性測量儀獲取工作人員在當前位置的偏航角、俯仰角及滾轉角；根據當前位置的偏航角、俯仰角及滾轉角將當前位置的室內空間的360°二維平面掃描圖進行三維仿射變換，將當前位置的室內空間的360°二維平面掃描圖變換為同一水平面上的360°二維平面掃描圖；

所述步驟5進一步包括，將初始位置同一水平面上的360°二維平面掃描圖與當前位置的同一水平面上的360°二維平面掃描圖進行掃描匹配，得到工作人員當前位置相對于初始位置的二維平面坐標。

優選地，所述第二定位終端安裝于工作人員的頭部。

第一定位終端還包括慣性測量模塊，且安裝于工作人員的足部；所述步驟3進一步包括，當慣性測量模塊檢測到工作人員足部的俯仰角出現正峰值后的某時刻的俯仰角與靜止俯仰角參考值的差值小于某一閾值時，則認為工作人員走完一步。

進一步，還包括步驟6：

第一定位終端的慣性測量模塊獲取當前位置的偏航角；第二定位終端的慣性測量模塊獲取當前位置的偏航角；

將第一定位終端輸出的所述偏航角轉換為航向，將第二定位終端輸出的所述偏航角轉換為航向，將第一定位終端輸出的航向與第二定位終端輸出的航向進行融合，得到融合后的航向；

根據當前位置二維平面坐標與初始位置的二維平面坐標計算兩個位置的直線距離，記為步長；

根據融合后的航向與步長計算修正后的當前位置的二維平面坐標。

進一步，重復執行步驟3～6，得到工作人員在室內的活動軌跡。

進一步，所述步驟6中，將第一定位終端的航向與第二定位終端的航向輸入卡爾曼濾波器，得到融合后的航向。

進一步，步驟5中，采用ICP算法對兩幅360°二維平面掃描圖進行掃描匹配。

本發明實現了無需提前部署信標節點的高精度室內定位，相比其他的室內位置服務系統，本發明的優勢在于以下幾個方面：

1、不需要提前或實時部署信標節點，不受周圍環境限制；

2、使用多傳感器及多信息融合技術，定位誤差不會隨著時間的累積而發散，具有定位精度高、連續性好的優點。

附圖說明