基于电磁信号的移动终端定位方法及其装置的制造方法_2

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位数或加权平均数等分配给各评分低于第一 评分阈值的各粒子。可以在上述平均值、中位数或加权平局值的基础上加随机值,也可以不 加随机值,直接将其作为评分低于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
[0043] 此后,在下一时刻,重新返回步骤102。
[0044] 此外,在上述步骤101之前,本方法还包括以下步骤:
[0045] 预先在需要定位的区域中的多个采样点采样信号指纹,将采样所得的信号指纹和 对应的位置信息存入信号指纹地图。其中,信号指纹包括在采样点接收到的至少一个信号 源发射的信号的强度,可以仅包括信号强度,也可包括其他信息,比如使用无线发射设备作 为参照物进行定位时,信号指纹还包括发射相应信号的无线发射设备的标识信息,例如蓝 牙信标设备或无线接入点的MAC地址等。
[0046] 此外,在上述步骤102之后,还包括以下步骤:
[0047] 根据当前粒子集中各粒子的位置信息,确定移动终端的位置。
[0048] 例如,计算所有当前粒子集中粒子的平均位置,将该平均位置作为移动终端的位 置。或者,选取多个可用性评分高的粒子,计算选取的粒子的平均位置,将其作为移动终端 的位置,等等。
[0049] 可以理解,在本发明的其他实施方式中,定位结果可以以粒子移动步长的更新不 同的频率确定,即可在某一特定的与步长更新不同的周期中根据当前粒子集中粒子的位置 信息确定移动终端的位置,也可响应用户的指令输出移动终端的定位结果。
[0050] 此外,在本实施方式中,上述步骤103还包括以下子步骤:
[0051] 获取信号指纹地图中与粒子距离最近的信号指纹的位置信息和信号强度;
[0052] 根据当前时刻采集到的信号指纹和获取到的位置信息和信号强度对粒子的可用 性进行评分。
[0053] 例如,在本发明的一优选例中,可根据粒子与信号指纹地图中距离该粒子最近的 信号指纹之间的距离和该信号指纹与当前采集到的信号指纹之间的强度差来同时确定评 分高低。在一优选例中,粒子与地图中距离该粒子最近信号指纹的距离越近,且当前时刻采 集到的信号指纹与信号指纹地图中距离粒子最近的信号指纹的强度差值越小,则该粒子评 分越高。此外,也可以仅根据粒子与信号指纹之间的距离或仅根据距离最近信号指纹与当 前采集到的信号指纹之间的强度差进行评分。
[0054] 在本发明的一优选例中,可预先将整个信号指纹地图栅格化,并存储每个栅格和 与每个栅格距离最近的信号指纹的标识之间的对应关系。从而,上述获取信号指纹地图中 与粒子距离最近的信号指纹的位置信息和信号强度的子步骤通过以下方式实现:
[0055] 根据对应关系,查询信号指纹地图中与粒子所在栅格距离最近的信号指纹的标 识,并根据查询到的标识获取与粒子距离最近的信号指纹的位置信息和信号强度。
[0056] 进行栅格化查询,便无需将每个粒子与指纹地图中的所有信号指纹进行对比查 询,大量节省计算量,提高定位效率。
[0057] 此外,在本发明的其他实施方式中,也可以根据其他信息对粒子的可用性进行评 分,例如,可通过计算粒子离开各粒子平均位置的距离来进行评分,或者,通过判断粒子是 否落在或穿过不可能到达的区域(如穿墙、位于墙中等)对粒子的可用性进行评分。
[0058] 此外,在本发明中,可通过移动终端自带的加速度计检测移动步数,陀螺仪等检测 移动方向,也可以使用其他设备进行移动步数和移动方向的检测,移动设备可以是手机、便 携式笔记本、平板电脑等。
[0059] 例如,在自带加速度传感器、磁传感器或陀螺仪的移动终端如手机或平板电脑中, 将加速度传感器检测到的加速度去除重力加速度后进行一次积分后得到速度,通过检查速 度的波峰和波谷的做法来检测步数,如图2所示。由于加速度一共有三轴,因此平均加速 度A a = (apiteh+arall+ayaw)/3,而速度S是由平均加速度做一次积分而得到的,公式:S = 如图2所示,可以看得到平均速度的上下波动(采样频率为10hz)。使用动态 阈值的方法检测波峰和波谷,然后根据波峰波谷的数量来计算步数。为了防止把干扰加进 去可使用三个方法:第一个对速度差设定一个上下限,在上下限内的才认为是有效的检查; 第二个方法是对波峰和波谷之间的时间间隔做一定约束,通常人类的走路还是跑步,步间 隔最小是200毫秒,最大是2000毫秒,因此使用此参数对步长过短或者过长的进行过滤;第 三种方法是通过统计的方法来判别有效步和无效步。因为走路是一种连续过程,因此在检 测到步伐后看下前面的步伐,如果连续有三个或者以上的认为是有效步。
[0060] 每个手机的磁传感器均存在一定的零位偏移,而且磁传感器的零位容易被具有磁 场的物质所干扰而产生变化,因此本文计算出的是相对位移值。
[0061] χη+1 = χη+Δ stepNumn*stepLen*cos ( Δ θ n)
[0062] yn+1 = yn+Δ stepNumn*stepLen*sin ( Δ θ n)
[0063] Δ Θ n = θ n- Θ 〇
[0064] xn,yn表示了使用者第n步的相对位移,其中Δ stepNumn是步数,steplen是步长, Θ。是磁传感器零位偏移角,θ n是磁传感器检测到的使用者第n步的偏移角度。
[0065] 此外,可以理解,在本发明中,用于定位参照的设备可以是发射无线信号的各种设 备,如蓝牙设备、无线接入点等,也可以是地磁场在不同空间形成的不同分布的磁场等。 [0066] 本发明中,在定位初期给予粒子随机的移动步长,然后在定位过程中,将可用性评 分低的粒子具有的移动步长摒弃,保留可用性评分高的粒子具有的移动步长,可在定位过 程中得到与被定位者实际步长最接近的移动步长,并可随被定位者步长的变化及时更新移 动步长。
[0067] 本发明第二实施方式涉及一种基于电磁信号的移动终端定位方法。
[0068] 第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进,主要改进之处在于:计算当 前粒子集中粒子评分的聚合度,如果粒子评分聚合度太低则说明定位失败,需重新初始化 生成初始粒子集,再进行移动步长的更新和移动终端位置的定位,从而避免不必要的计算 量,提高定位效率。
[0069] 具体地,如图3所示,该定位方法包括以下步骤:
[0070] 在定位初始时刻,执行步骤301,将移动终端接收的电磁信号的信号指纹与预先生 成的信号指纹地图中的信号指纹进行匹配,根据匹配结果生成初始粒子集,并给该初始粒 子集中的每个粒子随机分配不同的移动步长。
[0071] 在当前时刻的定位过程中,首先执行步骤302,根据移动终端在当前时刻检测到的 移动步数、移动方向和每个粒子的移动步长,将前一时刻粒子集中的每个粒子的位置信息 进行更新以得到当前粒子集。
[0072] 此后进入步骤303,根据当前粒子集中每个粒子的位置信息和当前时刻接收到的 信号指纹,对每个粒子的可用性进行评分。
[0073] 此后进入步骤304中,根据评分计算当前粒子集中粒子的聚合度。
[0074] 此后进入步骤305,判断当前粒子集中粒子的聚合度是否高于第一聚合度阈值; 如果判断结果为是,则进入步骤306和307 ;否则,证明当前粒子集中的粒子评分聚合度过 低,定位失败,并开始重新采集粒子的步骤301,获得下一时刻的初始粒子集及该初始粒子 集中粒子的移动步长。
[0075] 在步骤306中,获取当前粒子集中评分高于第一评分阈值的各粒子的移动步长。
[0076] 此后进入步骤307,根据所获取的移动步长,更新评分低于第一评分阈值的各粒子 的移动步长
[0077] 此后,返回步骤302,进行下一时刻的定位流程。
[0078] 本发明第三实施方式涉及一种基于电磁信号的移动终端定位方法。
[0079] 第三实施方式在第二实施方式的基础上进行了改进,主要改进之处在于:在当前 粒子集中粒子的评分聚合度较低,但未到达定位失败的程度时,可将当前粒子集进行更新, 删除评分低的粒子,根据评分高的粒子生成新的粒子,以提高整个当前粒子集的评分聚合 度,进而提1?定位和步长更新的准确性。
[0080] 具体地说,本实施方式中的定位方法还包括以下步骤:
[0081] 如果上述步骤305的判断结果为是,则判断当前粒子集中粒子的聚合度是否低于 第二聚合度阈值,其中,第二聚合度阈值大于第一聚合度阈值。
[0082] 如果上述判断结果为是,则删除当前粒子集中评分低于第二评分阈值的粒子。
[0083] 根据删除后当前粒子集中剩余粒子的位置信息,生成与删除的粒子数目相同的评 分高于第二评分阈值的粒子以组成更新后的当前粒子集。
[0084] 根据更新后当前粒子集中粒子的位置确定移动终端的位置并执行上述步骤306 和步骤307。
[0085]
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