[發明專利]一種提高地磁場定位精度的方法

有效

• 申請號: 201811337078.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109341682B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 張燁;郭藝玲;樊一超;許艇;程康
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種提高地磁場定位精度的方法，包括如下步驟：步驟1.建立基于統計學分布的地磁場指紋數據庫；步驟2測量值位于指紋數據庫的各網格的置信度計算方法；步驟3.在定位階段，采用路徑匹配的方法來計算當前位置的坐標，測量和計算的步驟是：步驟4.上述定位算法中最關鍵的部分是采用貝葉斯分類器，根據歷史路徑數據及先驗概率計算各轉彎點的可能位置的概率。本發明通用一系列獨特的方法建立地磁場的置信區間指紋數據庫，在定位過程中，根據歷史定位數據的先驗概率，采用貝葉斯分類器來計算當前處于各個可能位置的概率，與傳統的K加權近鄰法等方法比，大幅度降低了定位誤差，提高了地磁場定位的準確率。

技術領域

本發明的主要內容是一種提高地磁場定位精度的方法，是通用一系列獨特的方法建立地磁場的置信區間指紋數據庫，在定位過程中，根據歷史定位數據的先驗概率，采用貝葉斯分類器來計算當前處于各個可能位置的概率，以提高地磁場定位的準確率，主要應用在室內定位等物聯網技術領域。

背景技術

使用地球磁場進行定位是目前眾多的室內定位方案之一，這種定位方案與目前比較流行的基于多個射頻信號源進行定位的方式的主要區別在于無需事先部署定位信號源的發射裝置。當需定位的場所不確定，或需定位場所的數量龐大，造成無法部署定位信號源時，可以考慮采用這種定位方案。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提供一種提高地磁場定位精度的方法。

本發明通過結合置信度指紋數據庫、路徑匹配法和樸素貝葉斯分類器，建立了完善的地磁場定位模型，也取得了較好的定位精度，同時證明了地磁場定位具有較高的可行性和應用前景。

一種提高地磁場定位精度的方法，包括如下步驟：

1.建立基于統計學分布的地磁場指紋數據庫。

地球磁場向量一般可以在坐標軸的三個分量方向下分解：以地理上的正北方向、正東方向以及與水平面垂直向下方向，分解為總磁場的正北分量、正東分量和垂直分量。地球磁場在水平面上的投影，稱為水平分量，總是指向地磁正北。水平分量的指向就是指南針北極所指的方向，通常被稱為磁北；水平分量與地理正北方向形成的角度，稱為磁偏角。地球磁場與水平面形成的角度，稱為磁傾角。

綜上所述可以將地磁場的各個參數標記為：磁場總強度B，正北分量B_θ，正東分量B_Φ，垂直分量B_γ，水平分量B_H，磁偏角D，磁傾角I，如圖2所示。

先將待測量的地塊劃分為i行j列的網格，網格的大小應小于地磁場測量的精度要求，然后按以下公式測量每個網格的地磁場強度：

其中分別表示地磁場三個方向上的分量，表示地磁場的總強度。由于經過驗算，在統計學上基本符合正態分布，因此我們可以將其分布特征作為指紋特征來進行儲存。因此指紋數據庫的數據格式為：

(μ_Ax,μ_Ay,μ_Az,σ_Ax,σ_Ay,σ_Az,x_A,y_A) (2)

其中μ_Ax，μ_Ay，μ_Az分別為三個方向磁場強度經過高斯濾波之后的均值，σ_Ax，σ_Ay，σ_Az分別為三個方向磁場強度的標準差，x_A，y_A為位置坐標。

2.測量值位于指紋數據庫的各網格的置信度計算方法。

當需要判斷定位數據與指紋數據庫中的數據的符合程度時，可以通過計算其最小置信區間對應的置信度，即：