[發(fā)明專利]一種基于手機傳感器及WiFi特征的人員室內定位方法

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• 申請日: 2018-08-26
• 公開（公告）號: CN109211229A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 蔡成林;吳金凱;蔡勁;谷洪浩;王向陽;馬力;陽榮凱
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01D21/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 吳思嘉

本發(fā)明公開了一種基于手機傳感器及WiFi特征的人員室內定位方法，所述方法是通過周圍WiFi特征確定行人的初始位置，利用PDR算法解算行人的步頻、步長、航向并得到行人每一步的位置信息，結合手機采集氣壓計數據而計算出的高度信息，得到行人的初步三維位置信息，最后通過手機采集WiFi特征并利用給出的數學式對初步三維位置信息進行校正，得到行人的最終三維位置信息。本發(fā)明使用手機就能實現(xiàn)高精度連續(xù)的三維室內定位，用較低的成本實現(xiàn)了較高的定位結果。

技術領域

本發(fā)明涉及室內定位技術領域，具體涉及一種基于手機傳感器及WiFi特征的人員室內定位方法。

背景技術

全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)能在室外提供實時高精度的定位服務，是室外定位的首要選擇，然而在建筑物內或高樓密布的地區(qū)等衛(wèi)星信號被遮擋的地方，存在GNSS定位精度差甚至不可用的情況。因為用戶有70％至90％的時間在室內度過。目前已有多種可用的室內定位技術，包括WIFI、超聲波、低功耗藍牙(BLE)、射頻識別(RFID)、紫蜂(ZigBee)、超寬帶技術(UWB)、智能LED燈、磁場特征、基于攝像頭的視覺導航、基于運動傳感器(加速度計、陀螺儀、磁力計)的行人航跡推算(PDR)等。對于任何一種導航技術來說，都存在性能和成本的折衷，較高的定位精度往往伴隨著較高的使用成本，比如超寬帶技術(UWB)，其定位精度能達到厘米級甚至毫米級，但其需要布置特定的信標節(jié)點，耗費大量的布置成本與計算成本，不適用于消費級定位與大規(guī)模定位。綜合考慮定位性能和定位成本，盡可能提高性能和降低成本是消費級室內定位技術的發(fā)展方向。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種基于手機傳感器及WiFi特征的人員室內定位方法，使用手機就能實現(xiàn)高精度連續(xù)的三維室內定位，用較低的成本實現(xiàn)了較高的定位結果。雖然WiFi定位也需要WiFi節(jié)點，但目前WiFi已經普及，其在大眾日常生活中就可以獲取，往往不需要額外布置。

本發(fā)明通過周圍WiFi特征確定行人的初始位置，利用PDR算法解算行人的步頻、步長、航向并得到行人每一步的位置信息，結合手機采集氣壓計數據而計算出的高度信息，得到行人的初步三維位置信息，最后通過手機采集WiFi特征對初步三維位置信息進行校正，得到行人的最終三維位置信息。所述最終三維位置信息通過下述數學式計算獲得：

其中：U_k表示最終三維位置信息；x_k、y_k、z_k分別表示WiFi定位得到的行人第k步三維坐標位置；x_k-1、y_k-1分別表示WiFi定位得到的行人第k-1步二維坐標位置；ψ_k表示行人在第k步的航向角，V_k為6維的系統(tǒng)觀測噪聲。

可以利用通常的PDR算法解算行人的行人運動狀態(tài)、步頻、步長、航向并得到行人每一步的位置信息。對于PDR算法中的行人運動狀態(tài)判斷，本發(fā)明給出一個優(yōu)選方案：首先定義：a表示三軸總加速度，σ、u分別表示總加速度序列{a₁,a₂,…,a_N}的標準差和均值，σ(i)和u(i)分別表示第i步的零點位置到第i+1步零點位置的總加速度序列{a₁,a₂,…,a_N}的標準差和均值，σ(i-1)和u(i-1)分別表示第i-1步的零點位置到第i步零點位置的總加速度序列{a₁,a₂,…,a_N}的標準差和均值，a(i,k)表示第i步中的第k個總加速度值，a(i-1,k)表示第i-1步中的第k個總加速度值；然后計算三軸總加速度的相關系數ρ，計算公式為當相關系數大于0.7時，判斷人員處于運動狀態(tài)。