[發明專利]室內定位系統

在審

• 申請號: 202010096620.5
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111337026A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張鴻愷;伍超;魯航;劉毅;祁蘊晗
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G01C21/18;G01C5/06
• 代理公司: 合肥正則元起專利代理事務所(普通合伙) 34160
• 代理人: 楊潤

1.室內定位系統，其特征在于，包括傳感器、行人航位推算模塊、角速度模塊、磁場匹配模塊、樓層定位模塊、數據傳輸模塊、后臺終端；

所述傳感器包括陀螺儀、加速度傳感器、磁場傳感器、壓力傳感器，所述陀螺儀為角速度傳感器，用于精確角度的測量，所述加速度傳感器用于加速度的測量，所述磁場傳感器用于將磁場信息轉為電訊號進行測量，所述壓力傳感器用于輔助測量行人位置的海拔高度，所述行人航位推算模塊用于計算行人當前位置信息，具體的處理步驟包括：

步驟一：獲取在第一個行進過程中，行人在T₀時刻的初始位置，初始位置坐標標記為(X(T₀),Y(T₀))；

步驟二：當行人沿著方向角α行進，位移為D₀時，獲取行人在第二個行進過程中，行人在T₁時刻的位置坐標，T₁時刻的位置坐標標記為(X(T₁),Y(T₁))；

步驟三：當行人沿著方向角β行進，位移為D₁時，獲取行人在第三個行進過程中，行人在T₂時刻的位置坐標，T₂時刻的位置坐標標記為(X(T₂),Y(T₂))；

步驟四：當行人沿著方向角γ行進，位移為D₂時，獲取行人在第四個行進過程中，行人在T₃時刻的位置坐標，T₂時刻的位置坐標標記為(X(T₃),Y(T₃))；

步驟五：T₂時刻的位置坐標可根據T₁時刻的位置坐標得出；

X(T₂)＝X(T₁)+D₁·sinβ；

Y(T₂)＝Y(T₁)+D₁·cosβ；

以此類推，各個時刻的位置坐標信息；

步驟六：行人當前位置信息的計算受行人的初始坐標信息、每次行進的位移的影響，通過公式D(T_k)＝n(T_k)·P(T_k)計算時間段內的總位移，其中，參數n(T_k)表示行人在T_k+1到T_k的時間區間行進的步伐數目，參數P(T_k)表示行人在該時間區間內的平均步伐長度，D(T_k)表示行人在該時間段內的總位移，通過計算獲得行人的總位移距離信息；

所述角速度模塊用于行人角位移的計算處理，具體處理步驟包括：

S01：對陀螺儀x、y、z三軸讀數進行積分，計算出三個軸的角位移θ_x、θ_y、θ_z，積分公式為

S02：分別對三軸的角位移進行實時檢測，對行人狀態進行判定；

當x、y、z三軸的角位移都沒有超過預設的閾值15°時，則判定行人運動狀態為直線行進；

當x、y、z三軸的角位移有一項超過預設的閾值15°時，則判定行人運動狀態為非直線行進；

S03：在行人直線行走的過程中，實時收集x、y、z三軸的加速度傳感器數據，并計算器對應的平均值

其中，行人在直線行走過程中，x、y、z三軸的平均加速度的矢量和接近于地球的重力加速度g，即在行人坐標系中z軸方向上的加速度分量，z軸方向上的加速度向量分為三個組成部分，即對應x軸的對應y軸的以及對應z軸的

S04：通過公式式中θ_z為行人z軸的角位移，即行人改變方向的角度；

所述磁場匹配模塊用于磁場地圖匹配處理，具體的匹配處理步驟如下：

H01：將室內采樣點標記為多維向量，其中(x，y)代表室內采樣點的坐標，與室內地理位置信息相對應，L代表采樣點與初始點的距離，將采樣點位置坐標與地磁特征關聯；

H02：當行人停止在采樣點附近停止腳部時，獲取用戶停止位置的地磁強度|M_k|，通過粒子濾波匹配算法根據實測數據與環境磁場地圖P中存儲數據‖M‖比較分析，得出一個同地磁特征最為匹配的近似點作為校正點；

H03：通過粒子濾波匹配算法進行磁場匹配，消除行人在航位推算算法中不相同的信息，獲得校正后的信息反饋給行人航位推算模塊；

所述樓層定位模塊用于根據氣壓信息判斷樓層位置，具體的判斷步驟表現為：

K01：通過公式進行線性擬合，其中，P₀代表標準大氣壓，H代表海拔高度，P_r代表特定海拔氣壓值，將相鄰樓層的變量P_r值相減，計算平均氣壓值，平均氣壓值標記為P_k；

K02：將P_k值與預設標準值進行比對判斷處理，預設標準值包括0、0.37、0.41、0.44...；

當P_k值等于0時，判斷樓層為1樓；

當P_k值高于0不大于0.37時，判斷樓層為2樓；

當P_k值高于0.37不大于0.41時，判斷樓層為3樓；

當P_k值高于0.41不大于0.44時，判斷樓層為4樓，以此類推。