[發明專利]一種基于地圖信息篩選匹配的眾包指紋庫構建方法

有效

• 申請號: 202010319187.7
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111556432B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 廖學文;錢莉萍;高貞貞;賈揚帥;杜小倩
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/021;H04W4/33;H04W64/00;H04B17/318;G06F16/29
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種基于地圖信息篩選匹配的眾包指紋庫構建方法，利用智能手機中的慣性傳感器推測行人運動信息，并結合地圖障礙物的限制，最終通過兩層篩選，唯一的確定軌跡起點，并通過粒子濾波匹配路徑每步位置。結合行走過程中所收集的RSS數據，從而快速且準確的構建離線指紋庫，輔助在線定位。本發明能夠更為快速且密集的構建指紋庫，定位精度也更高。

技術領域

本發明屬于移動通信、室內定位技術領域，具體涉及一種基于地圖信息篩選匹配的眾包指紋庫構建方法。

背景技術

隨著無線通信技術的快速發展，同時由于移動終端的使用逐漸增多，從技術成熟與大規模應用的現實角度考慮，無線局域網(Wireless Local Area Networks，WLAN)定位成為當前主流、也是未來最具發展潛力的室內定位方法之一。

基于位置指紋的定位技術無需事先知道采集環境中的無線接入點(AccessPoint，AP)的傳播參數和位置坐標，而是通過建立特征庫來進行位置匹配。由于接收信號強度(Received Signal Strength，RSS)值在室內的復雜性，通常不存在兩個位置具有相似的RSS特征的情況，因此RSS可以作為位置指紋來實現室內定位。指紋定位一般分為離線階段和在線階段，在離線階段在室內可達區域均勻規劃采樣節點，之后采集節點處的AP信號特征，建立位置——特征指紋庫。在線階段系統將移動終端的實時信號特征掃描結果與指紋庫中的指紋進行比對，尋找相似度最高的節點作為定位結果。但是離線階段指紋采樣需要很大的人力和時間開銷，制約了定位技術的大規模普及，在大型建筑中的應用較為困難。

另外，由于智能終端的發展，使得各種傳感器如加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器等尺寸越來越小，功能也越來越強大。因此可以使用行人航跡推測(Pedestrian DeadReckoning，PDR)算法進行行人軌跡的定位。現有技術考慮運用PDR方法構建無線電地圖，但PDR技術的缺點主要在于誤差的累積特性，單獨使用時效果很差，并且在定位時需要知道精確的初始位置，這在實際中，比較難以獲得。在不知道該信息的情況下，PDR軌跡采樣位置僅僅是相對位置而不是絕對位置，其不能用于構建無線電地圖；PDR技術能在連續行走過程中推斷每步位置，但需要已知起點且隨時間推移位置的累計誤差大，無法精確構建指紋數據庫的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于地圖信息篩選匹配的眾包指紋庫構建方法，無需定點采集數據，能夠在任意行走路線中匹配每步位置，且無需額外知道起點信息，從而達到快速精確構建離線指紋庫的目的，有效減少了部署成本，解決傳統人工離線定點采集數據構建指紋數據庫費時費力。

本發明采用以下技術方案：

一種基于地圖信息篩選匹配的眾包指紋庫構建方法，包括以下步驟：

S1、在道路任意位置上，保持均勻步速，連續采集傳感器數據以及對應的各AP的接收信號強度樣本，重復多次后，選擇一部分路徑做為離線訓練數據，另一部分作為在線測試數據；

S2、利用行人航位推測算法對步驟S1采集得到的傳感器數據進行步數檢測，并對陀螺儀數據處理，得到對應步的方向；

S3、對步驟S2得到的陀螺儀方向進行地圖方向匹配及修正，作為每步的前進方向；

S4、提取地圖上可行走區域和關鍵點區域的位置坐標，以及關鍵點可行進方向；

S5、在步驟S4得到的所有關鍵點區域上撒點，利用步驟S2確定的步數以及步驟S3確定的前進方向信息，結合地圖匹配對應的路線，篩選出符合標準的所有粒子；

S6、反向計算步驟S5得到粒子的起點位置，將符合要求的粒子位置作為第一步的起點；

S7、以步驟S6確定的起點位置為中心，隨機生成粒子，采用粒子濾波算法得到步驟S1采集的傳感器數據所對應的每步位置；