[發(fā)明專利]基于多用戶軌跡擬合的室內(nèi)地圖生成方法

有效

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• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108709557B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛天昊;曹天旸;洪磊;周灝;宋宇波
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發(fā)明提出一種基于多用戶軌跡擬合的室內(nèi)地圖生成方法，該系統(tǒng)包括：移動終端、低功耗信標(biāo)模塊和云數(shù)據(jù)庫；首先通過手機(jī)的內(nèi)置傳感器，獲取方向、速度、加速度、氣壓等數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理后，可分析出用戶行走狀態(tài)，在手機(jī)中生成單個(gè)用戶行走軌跡，然后通過測量固定位置的信標(biāo)模塊功率糾正軌跡中的偏差點(diǎn)；各個(gè)移動終端將軌跡數(shù)據(jù)上傳至云端數(shù)據(jù)庫，當(dāng)用戶有需求時(shí)，移動終端再從云數(shù)據(jù)庫下載大眾上傳的軌跡數(shù)據(jù)；移動終端對眾人的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理，通過軌跡擬合算法分析出最優(yōu)室內(nèi)路徑，生成完整的室內(nèi)地圖路徑。本發(fā)明、與傳統(tǒng)的室內(nèi)定位方法相比，成本低廉，采集數(shù)據(jù)方便，規(guī)避了衛(wèi)星信號在室內(nèi)易受干擾的弊端，具有良好的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)應(yīng)用及移動通信領(lǐng)域中的地圖生成及數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域，尤其是一種基于多用戶軌跡擬合的室內(nèi)地圖生成方法。

背景技術(shù)

如今各種手機(jī)定位與室外地圖導(dǎo)航軟件已經(jīng)成為人們必不可少的軟件之一，著名的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)例如百度、谷歌等都開發(fā)了地圖與導(dǎo)航服務(wù)。這些目前存在的這些地圖生成軟件基本都是依靠衛(wèi)星通信技術(shù)給出室外的道路分布，并利用路徑規(guī)劃算法給出推薦的最短路徑。同時(shí)，一些學(xué)者提出利用wifi通信來實(shí)現(xiàn)地圖生成與定位。但是，已有的技術(shù)存在如下明顯的缺陷：(1)過于依賴GPS衛(wèi)星信號，這使得難以在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行有效的路徑探測(2)對專業(yè)設(shè)備與通信網(wǎng)絡(luò)要求較高，例如基于wifi的地圖生成與定位方式對無線網(wǎng)可靠性要求較高；人工進(jìn)行測繪則需要耗費(fèi)較多的人力及測繪設(shè)備；(3)更為關(guān)鍵的一點(diǎn)，現(xiàn)有方案缺少對個(gè)人隱私數(shù)據(jù)(例如當(dāng)前位置信息)的有效保護(hù)，使數(shù)據(jù)的安全受到威脅。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種基于多用戶軌跡擬合的室內(nèi)地圖生成方法，該方案基于多用戶這一特點(diǎn)充分利用大數(shù)據(jù)時(shí)代的優(yōu)勢，采集多用戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)目的；并且該方案具有廣泛而可靠的數(shù)據(jù)來源，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行更新，且不需要專業(yè)設(shè)備或者技術(shù)人員，成本低廉，有效地解決了復(fù)雜室內(nèi)條件下的地圖生成問題。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于多用戶軌跡擬合的室內(nèi)地圖生成方法，所述方法包括以下步驟：1)生成系統(tǒng)包括移動終端、低功耗信標(biāo)模塊和云數(shù)據(jù)庫，移動終端通過監(jiān)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(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)；2)移動終端通過傳感器數(shù)據(jù)特征識別，確定用戶處于上下樓、轉(zhuǎn)彎、加速/減速等步伐特征，進(jìn)而得到用戶本次行走的軌跡；3)4個(gè)低功耗信標(biāo)模塊組成一個(gè)正方形，通過用戶端設(shè)備感知藍(lán)牙模塊發(fā)送的功率，進(jìn)而推算用戶所處的位置，每隔一定的采樣時(shí)間對行走軌跡進(jìn)行誤差糾正；4)各個(gè)移動終端將眾人軌跡數(shù)據(jù)上傳到云端數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲，有地圖生成需求時(shí)，移動終端再將眾人上傳的軌跡數(shù)據(jù)下載，結(jié)合多軌跡擬合算法整合成完整的室內(nèi)地圖。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下：該技術(shù)方案基于多用戶這一特點(diǎn)充分利用大數(shù)據(jù)時(shí)代的優(yōu)勢，采集多用戶的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以達(dá)到相應(yīng)的技術(shù)目的。利用手機(jī)內(nèi)置傳感器，首先監(jiān)聽傳感器數(shù)據(jù)，并通過分析傳感器數(shù)據(jù)判定用戶所處的運(yùn)動狀態(tài)，包括：當(dāng)前已經(jīng)直線運(yùn)動的距離，是否處于拐彎狀態(tài)，是否處于上下樓狀態(tài)。由此，可以繪制出單用戶的軌跡路徑。大量用戶的單人軌跡可以在用戶端生成，經(jīng)過BLE模塊的誤差糾正后，上傳至云端服務(wù)器。云端服務(wù)器在收到各用戶的軌跡信息以后，利用軌跡整合算法去除冗余，得到最大概率的地圖作為最終結(jié)果。這種方案具有廣泛而可靠的數(shù)據(jù)來源，能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行更新，且不需要專業(yè)設(shè)備或者技術(shù)人員，成本低廉，有效地解決了復(fù)雜室內(nèi)條件下的地圖生成問題。

附圖說明

圖1是本方案的整體原理圖；

圖2是本方案的單用戶軌跡繪制流程圖；

圖3為本方案的軌跡整合算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的說明。