[發(fā)明專利]室內(nèi)定位的方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210797947.4
• 申請(qǐng)日: 2022-07-06
• 公開（公告）號(hào): CN115150748A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王巍;向峰;熊浩宇;駱志青;易觀理;羅小寶;程衛(wèi)恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/021
• 分類號(hào): H04W4/021;H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 吳慧珺

本申請(qǐng)?zhí)峁┝耸覂?nèi)定位的方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，包括：通過待定位設(shè)備獲取室內(nèi)的信號(hào)狀態(tài)信息CSI和傳感信息；根據(jù)所述CSI獲取多徑信道到達(dá)角AOA，并根據(jù)所述傳感信息獲取所述待定位設(shè)備在所述室內(nèi)的實(shí)時(shí)粗略位置信息；通過預(yù)設(shè)的融合優(yōu)化算法根據(jù)所述實(shí)時(shí)粗略位置信息、多徑AOA、歷史位置信息、真實(shí)AP和虛擬AP的估計(jì)位置信息對(duì)所述待定位設(shè)備的當(dāng)前位置進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)待優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。利用多徑AOA可以克服傳統(tǒng)WiFi定位算法中需要獲得AP位置先驗(yàn)信息的問題，而且通過多徑AOA也解決了在NLoS或多徑干擾嚴(yán)重場(chǎng)景下無法進(jìn)行定位的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)屬于室內(nèi)定位領(lǐng)域，尤其涉及室內(nèi)定位的方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，基于視覺和激光雷達(dá)傳感器的高精度跟蹤是室內(nèi)定位研究的主流方向。研究者們通過利用攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器融合IMU實(shí)現(xiàn)了高精度、高保真度的定位以及室內(nèi)環(huán)境重建。然而視覺傳感器受光照、環(huán)境紋理等因素影響嚴(yán)重，激光雷達(dá)價(jià)格昂貴并且受天氣、空氣濕度等影響嚴(yán)重，導(dǎo)致現(xiàn)有的同步定位與地圖構(gòu)建(Simultaneouslocalization and mapping，SLAM)算法無法廣泛應(yīng)用于復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境中。

針對(duì)激光雷達(dá)和視覺傳感器的局限性，研究人員在當(dāng)前同步定位與地圖構(gòu)建SLAM框架中加入一些低成本且不受上述環(huán)境條件約束的傳感器。射頻(Radio-frequency，RF)傳感器對(duì)動(dòng)態(tài)照明條件和結(jié)構(gòu)化的室內(nèi)環(huán)境的魯棒性，即使在黑暗，弱紋理和煙霧環(huán)境下也能正常工作。其中WiFi信號(hào)相比于其他無線信號(hào)在部署區(qū)域和覆蓋范圍上有巨大優(yōu)勢(shì)。目前的一些工作提出了WiFi-SLAM系統(tǒng)。使用WiFi信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度信息(Received SignalStrength，RSSI)進(jìn)行SLAM。但RSSI測(cè)量在大多數(shù)室內(nèi)場(chǎng)景中并不可靠的，因?yàn)槭覂?nèi)環(huán)境的多徑衰落會(huì)嚴(yán)重干擾無線信號(hào)強(qiáng)度。隨著無線技術(shù)的發(fā)展，使得商用網(wǎng)卡能夠獲取WiFi正交頻分復(fù)用信號(hào)的信道狀態(tài)信息(Channel Sate Information，CSI)。與信號(hào)強(qiáng)度不同，CSI提供了信號(hào)的相位信息和多個(gè)子載波的信道響應(yīng)，從而大大降低了定位模糊度并提高了室內(nèi)的多徑分辨率。一些工作利用CSI估計(jì)移動(dòng)端的位置、速度以及AP(Access Point，AP)位置的系統(tǒng)。研究了通過WiFi信號(hào)賦能自主導(dǎo)航的可行性。但這些系統(tǒng)只能工作在無多徑衰落的場(chǎng)景，如空曠的室外環(huán)境。對(duì)于室內(nèi)等遭受嚴(yán)重多徑衰落的環(huán)境下并不適用。

綜上所述，現(xiàn)有基于視覺和激光雷達(dá)的SLAM系統(tǒng)受到光照、環(huán)境紋理，算力、載重以及成本等方面的限制，無法廣泛應(yīng)用。無線信號(hào)具有豐富的環(huán)境感知能力，有著巨大的潛力為手持移動(dòng)端提供更魯棒的狀態(tài)估計(jì)和環(huán)境感知。然而，目前基于RSSI進(jìn)行的SLAM算法由于RSSI在室內(nèi)場(chǎng)景下的隨機(jī)性，導(dǎo)致效果并不理想。而利用CSI的SLAM系統(tǒng)中，缺乏有效特征參數(shù)的提取，在室內(nèi)環(huán)境下魯棒性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供室內(nèi)定位的方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，使得多徑AOA可以克服傳統(tǒng)WiFi定位算法中需要獲得AP位置先驗(yàn)信息的問題，而且通過多徑AOA也解決了在NLoS或多徑干擾嚴(yán)重場(chǎng)景下無法進(jìn)行定位的問題。

第一方面，提供了室內(nèi)定位的方法，所述方法包括：

通過待定位設(shè)備獲取室內(nèi)的信號(hào)狀態(tài)信息CSI和傳感信息；

根據(jù)所述CSI獲取多徑信道到達(dá)角AOA，并根據(jù)所述傳感信息獲取所述待定位設(shè)備在所述室內(nèi)的實(shí)時(shí)粗略位置信息；

通過預(yù)設(shè)的融合優(yōu)化算法根據(jù)所述實(shí)時(shí)粗略位置信息、多徑AOA、歷史位置信息、真實(shí)AP和虛擬AP的估計(jì)位置信息對(duì)所述待定位設(shè)備的當(dāng)前位置進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)待優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。

在一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述CSI獲取多徑信道到達(dá)角AOA，包括：

將所述待定位設(shè)備的行動(dòng)軌跡虛擬為大孔徑天線，根據(jù)合成孔徑雷達(dá)SAR的原理通過所述大孔徑天線獲取所述多徑AOA。