一种基于隐马尔科夫模型的室内地磁定位方法与流程

文档序号:13083819阅读:929来源:国知局
技术领域本发明属于利用地磁信息进行行人室内定位的领域,特别是针对室内复杂环境下的定位问题。

背景技术:
高精度且普遍适用的室内定位在各个领域已经显得越来越重要了。为此,很多科研工作者已经提出了很多定位技术,如基于到达时间(TOA)、基于到达角度(AOA)、基于到达的相位差(PDOA)、基于接收信号能量(RSS)、惯性导航以及前面几种方法的融合等。此外,用于室内定位的信号类型也越来越多,如WiFi、UWB、Zigbee等,这些方法已经取得了非常好的定位结果。然而,现有的定位方法大部分都需要额外的硬件支持,并且由于无线信号会被人体吸收,在人群密集的时候无线信号会非常微弱甚至接收不到导致定位系统在实际应用中定位效果不佳。如今,很多研究者把目光转向了地磁场。地磁场作为地球的固有资源,是一个矢量场,具有全天时、全天候以及全地域的特征。地磁场不受人体的影响并且室内地磁场的分布主要由建筑物结构决定,而地磁场在建筑物结构确定之后非常稳定,因此地磁场有潜力应用于高精度且普遍适用的室内定位。由于受到室内复杂环境的影响,尤其是钢筋混凝土的影响,室内地磁场复杂多变,而这种变化的地磁异常场恰好可以作为一种与位置对应的指纹信息进行匹配定位。其实,地磁场已经广泛的用于室内定位了。一种方法是在惯性导航系统中利用磁场辨别运动方向。另外一种方法是把地磁场强度作为一种指纹利用指纹法进行定位。一些研究者在惯性导航系统的帮助下,采用动态时间规划(DTW)算法对连续时刻的地磁场强度信息序列进行匹配定位。这种方法可以达到很高的定位精度,但是这种方法只适用于走廊这样狭长的区域进行定位。还有一些研究者利用粒子滤波把地磁强度信息与惯性导航进行融合,这种方法在实际定位过程中需要大量的计算来达到较高的定位精度。尽管地磁场已经广泛的应用于室内定位,但仍有问题没有处理的很好,首先地磁场强度非常微弱(大约只有几十uT),其次对于指纹法来说,利用单一地磁场强度作为指纹来区分不同位置的分辨率太低。虽然三轴磁力计可以获得三维的地磁场数据,很自然的想到利用全部三轴的地磁场强度来提高地磁指纹的分辨率,但实际上,磁力计采集的三个数据会随着传感器坐标系的变化而变化,因此,在室内可以利用的只有总的磁场强度。

技术实现要素:
针对目前基于地磁场室内定位技术中的地磁场信号微弱以及分辨率较低很难应用于指纹法定位的问题,本发明提供一种增加地磁指纹信息的分辨率,获得较好的定位精度的室内地磁定位方法。本发明的技术方案如下:一种基于隐马尔科夫模型的室内地磁定位方法,包括离线阶段和在线阶段,离线数据采集阶段包括以下步骤:1)根据地图把待定位区域分成网格,Bw为第w个网格;2)使用智能手机内置的磁力计在每个网格中心RP测量地磁场强度数据;3)构建离线指纹库,离线指纹库由N个指纹构成,每个指纹数据包括指纹位置lw=[xw,yx]和指纹向量ξw=[μw,σw],其中μw和σw分别为在第w个网格内采集的地磁场数据的平均值和方差,L表示所有网格中心RP组成的集合,L={lw|1≤w≤N
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