[發明專利]一種基于信息融合的超市內定位導航方法

有效

• 申請號: 201510255587.5
• 申請日: 2015-05-18
• 公開（公告）號: CN105115487B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 陳希;王暉;尤里克;杜婉茹;楊旭強;向詩琪
• 申請（專利權）人: 陳希
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及一種室內定位導航方法，具體為一種基于信息融合的超市內定位導航方法。

背景技術

隨著物聯網、智慧城市的發展，大量的信息服務需要位置信息的支撐，即基于位置的信息服務(LBS)，以及導航服務。同樣，在大型超市、賣場，由于場地大、商品繁多，需要定位導航、商品查找等功能提升客戶體驗。

傳統的GPS定位導航由于室內信號差，難以承擔室內定位的角色，因此室內定位導航技術亟需解決。目前室內定位常采用WIFI、RFID、無線傳感網絡(zigbee)、藍牙、紅外等實現定位，采用的技術有：基于信號強度(RSSI)、達到時間(TOA)、到達時間差(TDOA)、個人航位推測(PDR)、指紋、三角定位等。使用上述單獨的定位技術，定位精度不高，并且由于不同應用場合，上述室內無線信號的缺失，易導致無法定位的結果，因此單一方法存在著只能獲得環境特征的部分信息段的局限性和魯棒性不足的缺點。此外，部分定位技術除了需要智能手機以外，還需要依靠其它檢測設備實現定位，通用性不強。

如：文獻【王睿，趙方，彭金華.基于WI—FI和藍牙融合的室內定位算法[J].計算機研究與發展，2011，48(增刊)：28-33.】提出了一種基于WIFI和藍牙多模融合的室內定位算法。該定位算法WIFI信號易受用戶使用數量的不同而出現信號強弱的不穩定。

如：文獻【謝波，江一夫，嚴恭敏等.人導航融合建筑平面信息的粒子濾波方法[J].中國慣性技術學報，2013，21(1)：1-6.】提出了“卡捷聯慣導系統+卡爾曼濾波器+零速修正”方法，利用個人航位推測(PDR)、粒子濾波實現定位導航。此方法沒有初始的定位功能，因此在起步階段就存在誤差，并且長時間誤差積累易導致定位精度下降。

如：文獻【張永拓.基于智能手機的室內行人定位與跟蹤技術研究[D].青島:中國海洋大學，2014.】、【徐偉.基于Android手機的室內定位技術研究與實現[D].武漢:華中師范大學，2014.】等利用WIFI的RSSI信號、個人航位推測(PDR)和粒子濾波實現室內定位導航。該研究由于沒有合理的數學模型以及對PDR的有效誤差校正，仍然容易產生積累誤差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種采用無線信號強度測距、行人航位推測，在此基礎上利用粒子濾波算法實現融合定位，特別是適合超市、商場的室內定位導航方法。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

本發明的一種基于信息融合的超市內定位導航方法，其使用一種定位導航系統，該系統由電子貨架標簽、無線中繼節點、WIFI路由、服務器組成；所述電子貨架標簽由顯示屏、帶微控制器的藍牙組成；所述無線中繼節點由帶微控制器的藍牙和WIFI通信模塊組成；所述服務器可通過WIFI路由和無線中繼節點向電子貨架標簽發送修改商品價格顯示信息、電子貨架標簽所在位置坐標等功能；待定位手機事先已安裝定位導航APP軟件；

所述方法包括如下步驟：

1)將超市或其它類似商場的商品布局、室內場地制作成一張室內地圖，并對電子貨架標簽、無線中繼節點在此地圖上進行坐標標記；定位導航APP軟件已含有此地圖信息；

2)手機內帶的陀螺儀D1完成角度測量、加速度傳感器D2實現加速度測量，D1和D2獲取的數據通過轉換獲得以地面作為參考系，并已去除重力的加速度D4(a_x,a_y,a_z)；

在行走時，a_z波形為近似周期性波形，可通過D5實現起步、停止檢測；通過D6實現加速度濾波，并將連續的a_z波形以一個完整周期的近似正弦波進行分割，通過D8實現加速度零速補償，補償方法如式(1)所示：

式中，t₁，t₂為分割后的一個完整周期加速度起始和結束時間，T為采樣時間，a_zn(t)為補償前Z軸加速度，a'_zn為補償后Z軸加速度；速度v_n可表示為：

式中，v₀為初始速度，n為分割后完整周期加速度個數；

通過加速度零速補償D8后，進行卡爾曼濾波，進一步去除高斯噪聲，獲得更平穩的加速度，并通過D9實現波峰、波谷檢測；進一步的實現步數、步長檢測D11；步長SL可表示為：