[發明專利]基于多模態數據的室內定位方法及系統

有效

• 申請號: 202010420793.8
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111623765B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 楊錚;陳亨杰;徐京傲
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張秀程

本發明實施例提供一種基于多模態數據的室內定位方法及系統，該方法包括：分別獲取慣性傳感器室內定位結果、無線信號室內定位結果以及計算機視覺室內定位結果；基于預設的粒子濾波算法，融合所述慣性傳感器室內定位結果、所述無線信號室內定位結果以及所述計算機視覺室內定位結果，得到多模態數據融合室內定位結果。本發明實施例通過在傳統的室內無線定位技術的基礎上融合了視頻及慣性傳感器數據的優點，并通過粒子濾波器進行數據的融合計算，從而實現高精度魯棒性的實時室內定位。

技術領域

本發明涉及無線室內定位技術領域，尤其涉及一種基于多模態數據的室內定位方法及系統。

背景技術

伴隨著物聯網技術與各種各樣基于室內位置的應用的快速發展，對高精度以及實時性的室內定位服務需求變得越來越強烈，在過去的十年之中，基于Wi-Fi，藍牙，RFID，聲音信號，計算機視覺，磁場信號以及慣性傳感器等眾多室內定位技術發展了起來。然而，在發展過程中，上述的技術逐漸暴露了自身的優勢及瓶頸。近幾年來，不斷有人提出融合多模態數據進行定位的工作，其核心思路即為取長補短，將單一技術的短板通過其它技術進行彌補。

其中，基于Wi-Fi，藍牙等信號的室內定位技術，主要通過分析信號特征進行推導性定位。其中，定位效果良好的信號特征，如信道狀態信息(CSI)不能通過商用智能手機所方便測得。目前商用智能手機主要支持信號強度的檢測，因此，基于無線信號指紋技術成為了基于無線信號的室內定位技術的核心方法。盡管基于Wi-Fi指紋的定位算法取得了不錯的效果，但目前的定位系統都普遍面臨著重要的挑戰：由于室內環境與通訊環境的不斷變化，指紋即信號強度具有時間不穩定性，從而給定位帶來了較大的誤差；指紋的空間歧義性，由于室內環境的復雜性以及多徑效應的存在，兩個相隔很遠位置采集到的指紋可能會比較相似，降低了指紋在空間上的區分度，這會造成較大距離上的錯誤匹配，降低定位系統的精度。

基于慣性傳感器的室內定位技術的重點在于，利用手機終端中集成的微機電傳感器檢測用戶的運動模式來進行行人航跡推算(PDR)，從而獲得用戶在室內的移動軌跡。此類方法在相對定位的精確度上存在明顯優勢，但使用此類方法時，必須通過一些其它方法來確定用戶在地圖中的絕對位置，這一前提限制了此類方法的推廣。

基于圖像識別的室內定位方法，依賴其所使用的圖像識別算法以及其中的圖像匹配技術。常用的圖像識別算法可以幫助計算機在圖像中識別到人物個體，從而進行用戶的主動式或被動式定位。然而，此類方法通常需要較長的運行時間，被動式定位的特性也使得在多用戶被識別到的情況下難以唯一確定用戶。

因此，現在亟需一種基于多模態數據的室內定位方法及系統來解決上述問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供一種基于多模態數據的室內定位方法及系統。

第一方面，本發明實施例提供了一種基于多模態數據的室內定位方法，包括：

分別獲取慣性傳感器室內定位結果、無線信號室內定位結果以及計算機視覺室內定位結果；

基于預設的粒子濾波算法，融合所述慣性傳感器室內定位結果、所述無線信號室內定位結果以及所述計算機視覺室內定位結果，得到多模態數據融合室內定位結果。

進一步地，所述分別獲取慣性傳感器室內定位結果、無線信號室內定位結果以及計算機視覺室內定位結果，包括：

基于信號強度的距離衰減，計算獲取所述無線信號室內定位結果；

基于機器學習算法，計算獲取所述計算機視覺室內定位結果；

基于慣性傳感器測得的移動方向和長度，計算獲取所述慣性傳感器室內定位結果。

進一步地，所述基于預設的粒子濾波算法，融合所述慣性傳感器室內定位結果、所述無線信號室內定位結果以及所述計算機視覺室內定位結果，得到多模態數據融合室內定位結果，包括：