一种定位精度评估方法及装置与流程

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种定位精度评估方法及装置。

背景技术：

室内定位已经引起了学术界和工业界的广泛关注，已有许多室内定位方法和系统被提出和部署。定位精度是评价定位系统性能的核心指标，定位精度评估对于室内定位方法和系统的选择决策具有至关重要的作用。目前，精度测量的方法或需要太多的工作量，或无法提供高精度的精度评估。

精度测量是一个计算定位位置和真实位置间差异的过程。其中，真实位置是真实存在的，而定位位置是由定位方法或定位系统获得的。然而，在大多数情况下，真实位置是很难甚至是不可能获得的。因此，如何尽可能精确地获得真实位置的估计值是精度评估的关键。现有的获取真实位置的估计值的方法主要有三类：一、利用其它仪器和设备，实时监测、估计行人真实位置，如：基于高精度参考系统的方法和基于机器人的方法，但是此类方法一般部署昂贵、耗时费力，并且对系统稳定性要求较高；二、人工标记、离线推算真实位置，如：基于标记点的方法，但是此类方法存在人工干预且需要部署大量的标记点，并且一般需要专业测试人员进行数据采集；三、建立数学模型估计真实位置，如：基于交叉轨迹的方法，但是此方法的假设在实际场景中往往不成立，因此评估精度较低。在实际环境中，几乎不会使用。

综上所述，需要一种定位精度评估方法来解决耗时费力、存在人为干预、需要预先部署和评估精度低的问题。

技术实现要素：

本发明通过提供一种定位精度评估方法及装置，解决了现有技术中耗时费力、存在人为干预、需要预先部署和评估精度低的技术问题，实现了省时省力、无需人为干预和预先部署、提高评估精度的技术效果。

本发明提供了一种定位精度评估方法，至少包括：

基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标；

基于所述估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。

进一步地，所述基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标，至少包括：

通过公式获得所述估计值的坐标；

其中，x″_i为所述估计值的横坐标，y″_i为所述估计值的纵坐标，s(t)为t时刻的步长，x′_k为预设位置k的横坐标，y′_k为预设位置k的纵坐标，x′_k+1为预设位置k+1的横坐标，y′_k+1为预设位置k+1的纵坐标。

进一步地，还至少包括：

通过公式计算得到所述步长s；

其中，ξ为常数，Acc_max为在一个步行时间内的最大加速度，Acc_min为在一个步行时间内的最小加速度。

进一步地，所述基于所述估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估，具体包括：

通过公式计算得到所述定位方法或定位系统的定位误差

其中，为所述估计值的横坐标，为所述估计值的纵坐标，为由所述定位方法或定位系统得到的横坐标，为由所述定位方法或定位系统得到的纵坐标。

进一步地，在所述基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标之前，还获取所述预设位置，具体包括：

根据传感设备对运动状态进行识别；

基于识别到的运动状态根据定位方法或定位系统的定位结果结合室内地图，推断出对应的地标；

将所述地标作为所述预设位置。

本发明提供的定位精度评估装置，至少包括：

运算模块，用于基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标；

第一评估模块，用于基于所述估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。

进一步地，所述运算模块，具体用于通过公式获得所述估计值的坐标；其中，x″_i为所述估计值的横坐标，y″_i为所述估计值的纵坐标，s(t)为t时刻的步长，x′_k为预设位置k的横坐标，y′_k为预设位置k的纵坐标，x′_k+1为预设位置k+1的横坐标，y′_k+1为预设位置k+1的纵坐标。

进一步地，还至少包括：

计算模块，用于通过公式计算得到所述步长s；其中，ξ为常数，Acc_max为在一个步行时间内的最大加速度，Acc_min为在一个步行时间内的最小加速度。

进一步地，所述第一评估模块，具体用于通过公式计算得到所述定位方法或定位系统的定位误差其中，为所述估计值的横坐标，为所述估计值的纵坐标，为由所述定位方法或定位系统得到的横坐标，为由所述定位方法或定位系统得到的纵坐标。

进一步地，还至少包括：

位置获取模块，用于获取所述预设位置；

所述位置获取模块，包括：

识别单元，用于根据传感设备对运动状态进行识别；

数据处理单元，用于基于识别到的运动状态根据定位方法或定位系统的定位结果结合室内地图，推断出对应的地标；

标记单元，用于将所述地标作为所述预设位置。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

先基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标，再基于估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。本发明使用基于步长的插值方法来获得估计值的坐标，所使用的预设位置可以是通过传感设备自动识别自然存在的地标得到，无需像现有技术那样通过人工部署大量的标记点，从而实现了省时省力、无需人为部署、提高评估精度的技术效果。本发明考虑了行人行走过程中，无停留和有停留的情形，可以根据行人行走的实际情形(匀速和非匀速)，使用基于步长插值的方法来获得估计值的坐标，从而提高了本发明的适用性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的定位精度评估方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的定位精度评估方法的原理图；

图3为本发明实施例提供的定位精度评估装置的模块图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种定位精度评估方法及装置，解决了现有技术中耗时费力、存在人为干预、需要预先部署和评估精度低的技术问题，实现了省时省力、无需人为干预和预先部署、提高评估精度的技术效果。

本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

先基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标，再基于估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。本发明实施例使用基于步长的插值方法来获得估计值的坐标，所使用的预设位置可以是通过传感设备自动识别自然存在的地标得到，无需像现有技术那样通过人工部署大量的标记点，从而实现了省时省力、无需人为部署、提高评估精度的技术效果。本发明实施例考虑了行人行走过程中，无停留和有停留的情形，可以根据行人行走的实际情形(匀速和非匀速)，使用基于步长插值的方法来获得估计值的坐标，从而提高了本发明实施例的适用性。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1和图2，本发明实施例提供的定位精度评估方法，至少包括：

步骤S110：基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标；

在本实施例中，估计值指的是真实位置的估计值。

对本步骤进行说明：

通过公式获得估计值的坐标；

其中，x″_i为估计值的横坐标，y″_i为估计值的纵坐标，s(t)为t时刻的步长，x′_k为预设位置k的横坐标，y′_k为预设位置k的纵坐标，x′_k+1为预设位置k+1的横坐标，y′_k+1为预设位置k+1的纵坐标。

具体地，通过公式计算得到步长s；

其中，ξ为常数，Acc_max为在一个步行时间内的最大加速度，Acc_min为在一个步行时间内的最小加速度。

在本实施例中，在步骤S110之前，还获取预设位置，具体包括：

根据传感设备对运动状态进行识别；

基于识别到的运动状态根据定位方法或定位系统的定位结果结合室内地图，推断出对应的地标；

将地标作为预设位置。

具体地，地标(预设位置)可用运动状态改变的模式进行识别，进而结合行人航位推算方法(Pedestrian Dead-Reckoning，PDR)的计算结果推断出用户在何时何地经过何种地标。其中，本发明实施例可以使用最小二乘支持向量机(Least Square-support Vector Machine,LS-SVM)识别相应的运动状态。LS-SVM可表示为以下形式的优化问题：

约束条件为：

y_j[w^Tφ(x_j)+b]≥1-ε_j，j＝1,…,N

其中，J为损失函数，w为权重向量，r为正则项的权重，ε为松弛变量，φ(·)为映射函数，b为偏差因子，y_j为第j个输入样本的所属类别。通过最优化问题的求解，可获得LS-SVM分类器：

其中，K为正定矩阵，x_j为第j个输入样本，y为预测的运动状态。本实施例中使用到的特征包括垂直方向加速度的方差，水平方向加速度的平均值和最大值，加速度的平均值，气压的变化值和导数。

其中，通过PDR识别预设位置，具体包括：

基于气压计的读数对楼梯进行识别，从而获得用户所处的楼层及楼梯位置；

基于加速度计对电梯进行识别，具体为：

加速度计在电梯的使用过程中存在特殊的变化模式，包括静止(等待电梯)→行走(步行进入电梯)→电梯上下行→行走(步行走出电梯)，当该模式出现时，便可推断出行人何时何地在使用电梯，同时获得对应的位置。

基于陀螺仪的方向读数对拐角进行识别，从而获得用户所处的拐角位置。

在本实施例中，楼梯、电梯等地标的位置信息可由室内地图提供。

步骤S120：基于估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。

对本步骤进行说明：

通过公式计算得到定位方法或定位系统的定位误差

其中，为估计值的横坐标，包括预设位置和预设位置之间插值的位置，即为估计值的纵坐标，包括预设位置和预设位置之间插值的位置，即为由定位方法或定位系统得到的横坐标；为由定位方法或定位系统得到的纵坐标。

具体地，当定位方法或定位系统估计得到的坐标对应的活动识别在预设位置(如地标)时，估计值的坐标选取对应的地标的坐标，否则，估计值的坐标选取地标之间插值的位置。

步骤S130：通过公式对定位误差进行精度评估；

其中，N为定位点的数量，e_i为定位方法或定位系统的预设定位误差，且x_i为已知的真实的横坐标，y_i为已知的真实的纵坐标。

参见图3，本发明实施例提供的定位精度评估装置，至少包括：

运算模块100，用于基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标；

在本实施例中，运算模块100，具体用于通过公式获得估计值的坐标；其中，x″_i为估计值的横坐标，y″_i为估计值的纵坐标，s(t)为t时刻的步长，x′_k为预设位置k的横坐标，y′_k为预设位置k的纵坐标，x′_k+1为预设位置k+1的横坐标，y′_k+1为预设位置k+1的纵坐标。

在本实施例中，估计值指的是真实位置的估计值。

为了计算步长，还至少包括：

计算模块，用于通过公式计算得到步长s；其中，ξ为常数，Acc_max为在一个步行时间内的最大加速度，Acc_min为在一个步行时间内的最小加速度。

对本发明实施例的结构进行说明，还至少包括：

位置获取模块，用于获取预设位置；

具体地，位置获取模块，包括：

识别单元，用于根据传感设备对运动状态进行识别；

数据处理单元，用于基于识别到的运动状态根据定位方法或定位系统的定位结果结合室内地图，推断出对应的地标；

标记单元，用于将地标作为预设位置。

第一评估模块200，用于基于估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。

在本实施例中，第一评估模块200，具体用于通过公式计算得到定位方法或定位系统的定位误差其中，为估计值的横坐标，包括预设位置和预设位置之间插值的位置，即为估计值的纵坐标，包括预设位置和预设位置之间插值的位置，即为由定位方法或定位系统得到的横坐标；为由定位方法或定位系统得到的纵坐标。

具体地，当定位方法或定位系统估计得到的坐标对应的活动识别在预设位置(如地标)时，估计值的坐标选取对应的地标的坐标，否则，估计值的坐标选取地标之间插值的位置。

第二评估模块300，用于通过公式对定位误差进行精度评估；其中，N为定位点的数量，e_i为定位方法或定位系统的预设定位误差，且x_i为已知的真实的横坐标，y_i为已知的真实的纵坐标。

【技术效果】

先基于步长和预设位置的坐标获得估计值的坐标，再基于估计值的坐标对定位方法或定位系统的定位结果进行评估。本发明实施例使用基于步长的插值方法来获得估计值的坐标，所使用的预设位置可以是通过传感设备自动识别自然存在的地标得到，无需像现有技术那样通过人工部署大量的标记点，从而实现了省时省力、无需人为部署、提高评估精度的技术效果。本发明实施例考虑了行人行走过程中，无停留和有停留的情形，可以根据行人行走的实际情形(匀速和非匀速)，使用基于步长插值的方法来获得估计值的坐标，从而提高了本发明实施例的适用性。

本发明实施例解决了现有技术中耗时费力、存在人为干预、需要预先部署和评估精度低的技术问题，可以在基于智能手机惯性传感器的室内定位过程中实现精度评估，且成本低廉，还具有很强的实用性。本发明实施例可以广泛应用于智能手机等具有多种传感器的智能终端移动应用中，用于评估室内实时定位系统及方法的精度，支持精确的室内定位及移动社交、医疗保健等诸多领域位置服务应用。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。