[發(fā)明專利]基于門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子濾波的地磁室內(nèi)定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110180618.0
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113008226B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏成鋼;鞏鵬博;鄭錦凱;孫垚棋;張繼勇;張勇東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01C21/08
• 分類號: G01C21/08;G01C21/20
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本發(fā)明公開了基于門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子濾波的地磁室內(nèi)定位方法。本發(fā)明通過搭建好的地磁室內(nèi)數(shù)據(jù)庫訓(xùn)練門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行對地磁軌跡信號的匹配定位。利用訓(xùn)練好的門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行匹配定位能為地磁軌跡信號的匹配定位帶來更好的定位精度，另外相比較于常用的基于動態(tài)時間規(guī)劃的地磁軌跡信號匹配算法，訓(xùn)練好的模型在匹配定位過程中減少了實時計算量。本發(fā)明設(shè)計了一個在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對地磁軌跡信號進(jìn)行匹配定位的基礎(chǔ)上，結(jié)合粒子濾波算法來進(jìn)行實時定位的系統(tǒng)。該系統(tǒng)有效利用了門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取地磁軌跡信號特征的優(yōu)勢，為粒子濾波算法帶來更好的實時定位精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于室內(nèi)定位領(lǐng)域，具體涉及一種基于門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行地磁匹配定位的方法，以及結(jié)合粒子濾波來進(jìn)行實時定位的方法。

背景技術(shù)

室內(nèi)定位技術(shù)在日常生活中具有廣大的應(yīng)用價值，如商場中的定位，停車場的導(dǎo)航等。地磁作為一種室內(nèi)常見的信號，具有無基礎(chǔ)設(shè)施，不同位置具有獨特的信號強(qiáng)度的特點。但地磁具有低分辨率的缺陷，地磁信號在室內(nèi)環(huán)境中的不同位置會出現(xiàn)相似的情況，所以地磁匹配定位的效果往往不好。常用的地磁匹配定位算法主要采集連續(xù)的地磁軌跡信號和動態(tài)時間規(guī)劃算法來進(jìn)行匹配定位。門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是對序列數(shù)據(jù)提取特征的一種優(yōu)秀的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，能更好地提取地磁軌跡信號來進(jìn)行匹配定位。粒子濾波是地磁室內(nèi)定位領(lǐng)域中常用的實時定位方法，通過不斷的位置估計和實時測量更新來提高有效提高定位精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子濾波的地磁室內(nèi)定位方法。

本發(fā)明主要提出了一種室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫的搭建方式，并利用門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行對地磁軌跡信號特征的提取，來達(dá)到更好的匹配定位結(jié)果。

本發(fā)明主要利用門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來對地磁軌跡信號匹配定位的基礎(chǔ)上，通過結(jié)合粒子濾波算法來進(jìn)行實時定位，整個發(fā)明主要分為三個階段：室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫的搭建，訓(xùn)練模型進(jìn)行匹配定位和粒子濾波的實時定位。室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫的搭建階段主要進(jìn)行室內(nèi)地圖的劃分和地磁軌跡信號的采集。訓(xùn)練模型進(jìn)行匹配定位階段主要通過門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來訓(xùn)練室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫使得具有更為優(yōu)秀的匹配定位效果。粒子濾波的實時定位階段，主要通過結(jié)合粒子濾波和訓(xùn)練好的模型進(jìn)行實時定位。具體按照以下步驟實施：

步驟1、室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫的搭建：

1)對室內(nèi)地圖的大小進(jìn)行測量，并劃分為多個網(wǎng)格。

2)采集多組不同時間下行人行走方向下的地磁軌跡信號。

3)分配地磁軌跡信號到網(wǎng)格并給地磁軌跡信號分配位置標(biāo)簽。

步驟2、訓(xùn)練模型進(jìn)行匹配定位：

1)劃分室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫為訓(xùn)練集和測試集。

2)訓(xùn)練門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行匹配定位。

步驟3、粒子濾波的實時定位：

1)根據(jù)室內(nèi)地磁地圖數(shù)據(jù)庫搭建室內(nèi)地磁圖。

2)根據(jù)地磁傳感器實時采集地磁軌跡信號和行人航線推測算法估計行人行走步長。

3)在室內(nèi)地磁圖和訓(xùn)練好的門控循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)上，對實時采集的地磁軌跡信號劃分后，結(jié)合粒子濾波算法來進(jìn)行實時定位。

本發(fā)明方法具有的優(yōu)點及有益結(jié)果為：

1、本發(fā)明的所采用的是地磁信號，不需要額外搭建基礎(chǔ)設(shè)備并進(jìn)行維護(hù)。