[發明專利]一種基于地磁圖譜的室內定位方法及定位系統

有效

• 申請號: 201710427815.1
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107270889B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 徐平平;胡巨濤;劉俊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭晶

本發明公開了一種基于地磁圖譜的室內定位方法及定位系統，利用地球磁場在不同點的差異性，首先將室內地磁信息與其對應的位置信息進行存儲形成地磁指紋數據庫；然后本發明公開了一種基于地磁圖譜的室內定位方法及定位系統，利用地球磁場在不同點的差異性，首先將室內地磁信息與其對應的位置信息進行存儲形成地磁指紋數據庫；實時采集待定位目標在室內的地磁信息，利用自適應遺傳粒子濾波算法對待定位目標的地磁信息進行地磁指紋匹配，檢測待定位目標的邁步行為，根據邁步行為進行粒子重要性權重的更新，對目標位置進行實時追蹤。本發明選用自適應遺傳粒子濾波算法進行地磁信號匹配，能夠有效粒子退化和粒子匱乏問題，提高定位精度與粒子適應性，便于實現用戶間的室內位置共享服務，具有較大應用前景與社會實用價值。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，涉及地磁室內定位以及位置共享技術，尤其涉及一種基于地磁圖譜的室內定位方法及定位系統。

背景技術

衛星定位導航系統的產生及發展，讓人們擁有了在廣闊的室外空間中以前所未有的可靠性、精度獲取事物地理位置屬性的技術方法，已經基本上解決了在室外空間中進行準確定位的問題，并且已經在軍事、資源、交通、農牧漁業、環境、測繪等領域以及人們日常的生活中得到了非常廣泛的應用。但由于衛星信號遇到障礙物衰減，無法穿透建筑物進行室內定位導航的局限性也日漸凸顯，它在室內工作效果并不理想。社會經濟的飛速發展及人們生活水平的提高，使得我們對室內的定位導航需求越來越大，比如在博物館、超市、機場等場所消費者需要快速了解自身所處位置，并到達目的地在礦井、火災現場，為警察等工作人員提供精確的導航與定位。目前常用的室內定位技術主要包括：依賴無線信標的藍牙和WiFi定位技術、超聲波定位技術、慣性傳感器定位技術等。

常見的包括基于紅外線的室內定位系統、基于超聲波的室內定位系統、基于藍牙的室內定位系統、基于WiFi的室內定位系統等。

超聲波定位系統由一個主測距器和若干個電子標簽組成，定位過程中由主測距器發送同頻率的信號，電子標簽接收信號，再將信號反射給主測距器，由此可以確定兩者之間的距離，從而得到定位的坐標。超聲波定位的定位精度很高，可達厘米級，但是由于超聲波在傳輸過程中衰減明顯，因此它的有效定位范圍較小。

基于慣性傳感器的室內定位技術主要分為兩種，一種是傳統的慣性傳感器積分定位，依據牛頓運動定律，可以通過三個方向的加速度數據積分計算出三維速度和位置，理論上計算結果更精確可靠，但實際應用中，由于加速度計存在數據漂移，使用牛頓運動定律加速度兩次積分計算的結果產生持續的累計誤差,另一種是航跡推算方法,基于慣性傳感器的航跡推算方法是依據人行走的步數和步長進行定位,定位效果比傳統慣性傳感器積分定位更準確，但是由于航跡推算方法根據人行走的位移與航向進行位置推算,定位精度依賴于計步效果和行人航向以及行人的步長等因素,因而隨著行走時間增加,慣性傳感器定位的誤差也在不斷累積。

目前基于WiFi的室內定位技術和基于藍牙的定位技術最為流行，但這兩種定位技術存在自身固有的一些缺陷，首先這兩種技術都需要預先鋪設大量的WiFi熱點(AccessPoint，AP)或者藍牙基站，成本較大。其次，WiFi信號的強弱取決于建筑體內AP的密度大小，并且容易受到信號衰減、多徑效應、人體阻擋等影響，從而容易導致定位精度有限，并且掃描和接收WiFi信號相對耗電較多，不適用于用戶長時間連續進行定位的場景。而藍牙技術需要保證用戶的藍牙設備處于開通狀態，并且在復雜的空間環境中藍牙系統的穩定性稍差，受噪聲干擾大?？傊?，此類技術在定位精度、信號穿透性和抗干擾性以及建設成本等方面受到不同程度的制約，導致很難實現大范圍的部署應用。