b)所示，当图3所述的目标(手扶推车的机器人)在上述室内随机 行走两步后，其定位仿真图中的"星"代表根据上述实施方式中步骤S302-305的算法估计的 目标所在的位置。"圈"（黑色)代表移动目标实际所处的位置。"十字"是粒子分布的情况。二 者对比可以明显的看出，图5(a)中的"星"和"圈"基本已经重合，"十字"分布在"星"和"圈" 的附近。图5(b)中的"星"处于"圈"的右边且与其有一段距离。虽然有些"十字"分布在"星" 和"圈"的附近，但还有很多分布在远离它们的四周。这表明图5(a)中的基于RFID信号和磁 场信号的定位精度比图5(b)中的仅仅基于磁场信号的定位精度要高。且图5(a)较图5(b)的 定位方法更精确地确定移动目标的在室内的位置，提高了粒子的利用率和收敛性。
[0096]图6(a)为目标根据RFID、磁场信号定位和仅仅根据磁场信号定位产生的误差对比 示意图。图6(b)为目标根据RFID、磁场信号定位和仅仅根据磁场信号定位所需的时间对比 示意图。
[0097]在本实施方式中，经过10次仿真，均是在目标步行2次后结束定位。如图6(a)所示， 上部的一根折线代表了仅仅根据磁场信号定位产生的误差，其定位平均距离误差在3.3m左 右。下面的一根折线代表了根据RFID、磁场信号定位产生的误差，其定位平均距离误差在 0.7m左右。
[0098]图6(b)为目标根据RFID、磁场信号定位和仅仅根据磁场信号定位所需的时间对比 示意图。
[0099] 在本实施方式中，经过10次仿真，均是在目标步行2次后结束定位。如图6(b)所示， 上面的一根折线代表了仅仅根据磁场信号定位时每次迭代完所需的时间，其运行时间在 2.4s左右。下面的一根折线代表了根据RFID、磁场信号定位时每次迭代完所需的时间，其运 行时间在1.8s左右。
[0100] 从上述数据可见，本发明的实施方式采取的方法不仅可以大大提高目标定位的精 度，而且可以缩小定位所需的时间。
[0101] 在本实施方式中，无需布置很多个RF信号发射器，还可改善现有技术中单纯利用 RFID信号定位中信号碰撞问题。另外，可以将室内区域划分为多个更小的区域，可以更加快 速地通过磁场进行较为准确的定位。需要说明的是，也可以利用WiFi节点的位置将室内的 区域进行划分。因此，WiFi、IRID、蓝牙以及其它技术也可以应用于本发明中。
[0102] 图7为本发明一实施方式的簇式磁场定位的装置功能模块示意图。如图7所示，用 于室内定位的装置10可以包括:信号接收器11、定位装置12、磁传感器13、和预测更新装置 14。其中：
[0103] 信号接收器11用于获取无线信号。
[0104] 在本实施方式中，磁传感器例如可以采用PNI Sensor Corporation公司的 MicroMag3三轴磁力计来测量室内的磁场信号。
[0105] 定位装置12是根据获取的无线信号强度，对目标进行第一次定位的定位装置。
[0106] 磁传感器13用于获取磁场信号。
[0107] 预测更新装置14用于根据在第一次定位确定的范围以及接收的磁场信号对所述 目标进行第二次定位。
[0108] 在本实施方式中，预测更新装置14可以包括:预测装置141和更新装置142。其中：
[0109] 预测装置141用于根据磁传感器获取的磁场信号，预测目标的第二位置。更新装置 142用于根据预测的第二位置和磁传感器获取的磁场信号，将预测的第二位置进行更新。图 8为本发明一实施方式的用于室内定位的系统功能模块示意图。如图8所示，用于室内定位 的系统100可以包括上述的用于室内定位的装置10和信号发射器20。其中：
[0110]信号发射器30用于发射无线信号。无线信号可以是RFID信号、IRID信号、WIFI信号 和蓝牙信号等。
[0111] 本发明实施例中可以通过硬件处理器(hardware processor)和各单元来实现相 关功能模块的各项功能。
[0112] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可 以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单 元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其 中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性 的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0113] 通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可 借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上 述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该 计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指 令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施 例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0114]以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不 脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。
【主权项】
1. 一种簇式磁场定位的方法，包括： 获取无线信号和磁场信号； 根据接收的无线信号对目标进行第一次定位； 在第一次定位的范围内，根据所述磁场信号对所述目标进行第二次定位。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述对所述目标进行第二次定位包括： 根据所述磁场信号的强度，至少一次预测所述目标的第二位置;和根据所述预测的第二次位置和磁场信号的强度，对所预测的第二位置进行至少一次的 位置更新。3. 根据权利要求域2所述的方法，其中，所述磁场信号分别用的磁场量值表不，其中：Ηχ、Ηγ、Ηζ分别为纵向、横向和重力三个方向上的磁场值。4. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述预测所述目标的第二位置的状态预测方程 是： p(xt I Zl：t-l) = Jp(xt I Xt-l)p(xt-l I Zl：t-l)dxt-l 其中，p (xt I Zi: t-i )代表目标在t时刻的后验概率密度分布， P (xt I)代表目标在t时刻的先验概率密度函数分布，其中，t表示时刻，teN， xt表示所述目标在t时刻的X坐标和位置状态， yt表示所述目标在t时刻由观测函数计算得到的坐标和位置状态， ft为关于状态Xt-l在t时刻的状态转移方程函数， Vt是测量噪声， ht是状态xt在t时刻的观测函数， zt表示目标在t时刻磁场强度的值， wt是观测噪声。5. 根据权利要求2所述的方法，其中，所述对所预测的第二位置进行位置更新的状态更 新方程是：其中， P(zt|Xt)代表重要密度函数， p ( Xt | Zi: H )代表目标在t时刻的后验概率密度分布。6. 根据权利要求5所述的方法，还包括： A、在所述第一次定位的范围内，采集Ns个粒子，获取权重值为的粒子集合！p、其中 i = l,2,3···,Ns； B、获取所述粒子的重要性权重Mp，7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中， 所述无线信号包括RFID信号、IRID信号、WIFI信号和蓝牙信号。8. -种簇式磁场定位的装置，包括： 用于获取无线信号的信号接收器； 用于获取磁场信号的磁传感器； 用于根据获取的无线信号强度，对目标进行第一次定位的定位装置； 用于根据在第一次定位确定的范围以及接收的磁场信号对所述目标进行第二次定位 的预测更新装置。9. 根据权利要求8所述的装置，其中，所述预测更新装置包括： 用于根据磁传感器获取的磁场信号，预测所述目标的第二位置的预测装置； 用于根据预测的第二位置和磁传感器获取的磁场信号，将预测的第二位置进行更新的 更新装置。10. -种簇式磁场定位的系统，包括： 如权利要求8或9所述的用于室内定位的装置;和 用于发射无线信号的信号发射器。
【专利摘要】本发明公开了一种簇式磁场定位的方法，包括：获取无线信号和磁场信号；根据所述无线信号对目标进行第一次定位；在第一次定位的范围内，根据所述磁场信号对所述目标进行第二次定位。另外，本发明公开了一种簇式磁场定位的装置及系统。由此，本发明通过无线信号对目标进行第一次粗定位，然后在第一次定位的范围内对目标进行精确定位，减小了计算量，降低了计算的复杂程度，并提高了定位的精度。
【IPC分类】G01S5/02
【公开号】CN105676172
【申请号】CN201610016705
【发明人】王新珩, 张聪聪, 陈涛
【申请人】无锡知谷网络科技有限公司
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月11日