[發明專利]基于多用戶軌跡擬合的室內地圖生成方法

有效

• 申請號: 201810483521.5
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108709557B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 薛天昊;曹天旸;洪磊;周灝;宋宇波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.基于多用戶軌跡擬合的室內地圖生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：1)生成系統包括移動終端、低功耗信標模塊和云數據庫，移動終端通過監聽傳感器，獲得包括三方向速度、三方向加速度、磁場大小和氣壓大小在內的傳感器數據；2)移動終端通過傳感器數據特征識別，確定用戶處于上下樓、轉彎、加速/減速步伐特征，進而得到用戶本次行走的軌跡；3)4個低功耗信標模塊組成一個正方形，通過用戶端設備感知低功耗信標模塊發送的功率，進而推算用戶所處的位置，每隔一定的采樣時間對行走軌跡進行誤差糾正；4)各個移動終端將眾人軌跡數據上傳到云端數據庫中進行存儲，有地圖生成需求時，移動終端再將眾人上傳的軌跡數據下載，結合多軌跡擬合算法整合成完整的室內地圖；所述步驟2)具體如下：

(2-1)首先在氣壓傳感器數值平穩的情況下即用戶在同一層行走時讀出可能的氣壓值列表，再根據氣壓值與高度的關系式可求出每層樓所處的海拔高度，這樣在氣壓傳感器數值發生突變時即可判斷用戶的樓層轉移情況；

(2-2)對用戶在直線行走時的狀態，由于其豎直方向加速度呈現周期變化關系，采取峰值搜索的方法確定豎直方向加速度出現峰值的時間點，每出現一個峰值即判定為行走了一步，再結合平均步長即可給出直線行走時的用戶軌跡；

(2-3)對用戶拐彎狀態的判定，將平面方位角均勻地八等分，并通過y方向加速度與x方向加速度比值的反正切判定用戶當前步伐的方向；

所述步驟3)中單人軌跡糾偏具體如下：每隔一定的采樣時間，通過用戶端移動設備，分別測得放置于正方形區域四角的低功耗信標模塊所發出的信號功率，利用信號功率與距離的對應關系確定用戶位置，計算軌跡交集得到用戶所處的相對位置；

所述步驟4)中多用戶軌跡擬合具體如下：

(4-1)首先將平面區域進行網格劃分；將需要進行地圖生成的平面區域劃分成M×N個小網格，每個小方格尺寸為d×d；

(4-2)對于每個網格，求出其到周圍八個網格的轉移概率；對于每個小方格(i,j),1≤i≤M,1≤j≤N,求出每個小方格到周圍8個小方格的轉移概率，以(i,j)到(i+1,j)的轉移概率為例，其定義為：

(4-3)判定單個網格是否屬于可能的路徑區域；循環i,j，記網格(i,j)到周圍8個小網格的轉移概率所組成的向量為p_ij,通過以下方法判定(i,j)是否屬于可能的路徑區域：分別計算p_ij與周圍8個網格的轉移概率向量；

p_(i+1)j，p_i(j+1)，p_(i-1)j，p_i(j-1)，p_(i+1)(j+1)，p_(i-1)(j-1)，p_(i+1)(j-1)，p_(i-1)(j+1)的互相關序列,若存在一個與(i,j)相鄰的網格，其概率轉移向量與(i,j)的概率轉移向量的相關性顯著高于其他網格轉移概率與(i,j)的相關性，則將(i,j)劃分為可能存在路徑的區域即P區域及其他區域即R區域，

(4-4)構造點集G；取一條射線l,初始位置與平面區域重合，設該射線與P區域相交得到若干子線段，將這些子線段的中點加入G，令l的傾斜角增加一個定值，重復上述操作，直到l與平面區域的左邊重合,最終得到的點集G即key nodes；

(4-5)將平面區域均勻劃分為若干大塊；記為B_1,1,B_1,2,……,B_1,s,B_2,1,B_2,2,……B_2,s,……,B_r,1,B_r,2,……,B_r,s；

(4-6)對每一個大塊中包括的G中的點進行處理，得到每一塊的重心；對每一塊B_mn,中包含的G的子集，首先運用動態規劃方法求出該子集中任意兩結點間的最大概率路徑，將任意兩點按照最大概率路徑相連，并刪去最大概率小于一定閾值的邊，得到一棵樹T_mn,求出該樹的重心，刪去T_m,n中所有不與重心相連的邊；

(4-7)重心用最大概率路徑相連，生成地圖，將所有相鄰兩塊所對應的重心用最大概率路徑相連，將最終平面圖上剩余的軌跡作為生成的地圖。