基于轨迹匹配的radio map转角矩阵自动生成的WLAN室内定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及WLAN室内定位技术。
【背景技术】
[0002] 伴随着无线通信技术的进步和微机电系统的进步，装备有惯性测量单元 (Inertial Measurement Unit，IMU)的智能手机越来越普及。携带有智能手机的用户在室 内运动时，MU会产生大量与位置相关的数据信息，如用户的运动距离和运动方向。但是这 些距离和方向都是一种相对的位移和方向，其在室内地图上的起始位置和终止位置都是未 知的。利用轨迹匹配方法可以实现用户室内运动轨迹在室内地图上的匹配定位，将一种相 对位移和方向转换成一种绝对物理位置，以用于室内导航或者在室内定位时提供建立 Radio map的位置信息，但是轨迹匹配方法中涉及一种关于室内拓扑图的转角矩阵的生成， 人为建立该矩阵费时费力。如何自动生成矩阵是一个研究的关键性问题。
【发明内容】
[0003]本发明是为了解决目前人为建立radio map转角矩阵的方法导致室内定位时间 长、速度慢的问题，从而提供一种基于轨迹匹配的radio map转角矩阵自动生成的WLAN室内 定位方法。
[0004] 基于轨迹匹配的radio map转角矩阵自动生成的WLAN室内定位的方法，
[0005] 步骤一、利用MATLAB软件对待定位室内地图进行处理，并获取N个关键点，N为正整 数;所述N个关键点包括:每个房间中的1-2个点、走廊与房间的交叉点、关键性转角以及走 廊的起始点和终止点，并将相邻点之间连线生成待定位室内拓扑图；
[0006] 步骤二、对步骤一生成的待定位室内拓扑图进行二值化处理和边缘检测，然后利 用Hough变换进行处理，并检测待定位室内拓扑图中所有的线段，记为集合A;每条线段均包 含起始点和终止点的坐标；
[0007] 步骤三、对步骤二获得的集合A进行处理，提取得到关于待定位室内拓扑图的K个 关键点坐标;K为正整数；
[0008] 步骤四、将集合A中的线段以完全分解的方式分解成小线段，得到新的线段集合B; [0009]所述线段的完全分解:是指该选线段除了起始点和终止点为关键点外，不经过其 他关键点；
[0010]步骤五、对集合B中的线段中的第个折线段，利用计算几何中的矢量叉积获得折线 段拐向；
[0011]所述折线段指两个线段有一个公共的端点；
[0012] 步骤六、将步骤五中获得的折线段拐向位于线段右侧的，即为右转，则记为1;
[0013] 将步骤五中获得的折线段拐向位于线段左侧的，即为左转，记为-1;
[0014] 步骤五中获得的折线段拐向位于线段上的，记为0;
[0015] 并生成待定位室内拓扑图的转角矩阵；
[0016] 步骤七、根据步骤六获得的待定位室内拓扑图的转角矩阵进行WLAN室内定位。 [0017]本发明提出了一种基于轨迹匹配的radio map转角矩阵自动生成的WLAN室内定位 的方法，该方法利用Hough变换检测出所有线段并利用计算几何的相关知识进一步对线段 进行处理，得到关于室内拓扑图的涉及三点之间相对关系的转角矩阵，实现室内定位。本发 明的室内定位时间和速度均得以大幅度提高。
【附图说明】
[0018] 图1是【具体实施方式】一中哈工大科学园信息大楼第12楼楼层平面图；
[0019] 图2是图1的平面拓扑图；
[0020] 图3是图2的灰度图；
[0021] 图4是图3经边缘检测后的示意图；
[0022]图5是图4经Hough变换后的示意图；
[0023] 图6是折线段拐向位于线段左侧的示意图；
[0024] 图7是折线段拐向位于线段右侧的示意图；
【具体实施方式】
[0025]【具体实施方式】一、基于轨迹匹配的radio map转角矩阵自动生成的WLAN室内定位 方法，转角矩阵的定义方式为:将室内拓扑图定义为G(V，E)，V表示节点的集合，E表示边的 集合，节点的集合为v= {vi，V2,--Vn}，共包含η个节点，对每一个节点Vm,l <m<n,建立一 个ηΧη维的矩阵，矩阵的行和列都与节点对应，记作60(:，：，111) = [(^]11><11，1为行数，」为列 数，根据公式：
[0026]
[0027]获得室内拓扑图的转角矩阵⑶，
[0028]其中，m表示节点的编号，
[0029]若Vi到v j只经过一个转角，且转角节点为vm，转角方向为右转，则Ci j = 1，
[0030]若Vi到Vj只经过一个转角，且转角节点为^，转角方向为左转，则Cij = -1，
[0031 ] 若Vi到Vj不经过转角、Vi到Vj经过不止一个转角或者Vi到Vj只经过一个转角但转角 节点不是Vm，贝ljcij = 0。
[0032]基于轨迹匹配的矩阵自动生成方法的过程为：
[0033] (1 )、将室内地图如图1处理成如图2所示的拓扑图。该拓扑图中共包含50个点包括 每个房间选取的1-2个点，走廊与房间的交叉点、关键性转角以及走廊的起始点终止点。
[0034] (2)、对图2所示的拓扑图进行二值化处理和边缘检测结果如图3和图4所示，然后 利用Hough变换进行处理，检测出图中所有的线段，如图5所示，检测结果包含每条线段的起 始点和终止点的坐标，记为集合A。
[0035] (3)、根据集合A进行处理提取得到关于图2的50个关键点坐标。
[0036] (4)、由于Hough变换检测到的线段会出现经过多个关键点的长线段，为了便于转 角矩阵的自动生成，需要将集合A中的线段进行完全分解成小线段，线段完全分解指的是该 选线段除了起始点和终止点为关键点外，该线段不经过其他关键点。由此得到一个新的线 段集合B。
[0037] (5)、如果两个线段有一个公共的端点，则构成折线段，对集合B中的线段，判断有 多少折线段。
[0038] (6)、对折线段利用计算几何中的矢量叉积判断折线段拐向。折线段的拐向判断可 以直接由矢量叉积的性质推出。对于有公共端点的线段POP 1和P1P2，通过计算(P2-P0) X (P1-P0)的符号便可以确定折线段的拐向：