一种多源数据混合的室内高精度定位系统和方法与流程

本发明属于室内定位技术领域，特别涉及了一种多源数据混合的室内高精度定位系统和方法。

背景技术：

在室内环境无法使用卫星定位时，使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位，解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题，实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。现有的室内定位方法主要包括蜂窝定位技术、wi-fi、蓝牙、红外线、超宽带、rfid、zigbee和超声波，但是这些室内定位技术具有以下缺陷：

(1)蓝牙、光通信室内定位技术精度较低、可靠性差，不能与云端进行数据交互，不能满足云端对终端安全监控与预警、应急救援与指挥等需求；

(2)超宽带室内定位技术精度较高，无法直接应用在智能手机上，实用性较差；

(3)wi-fi室内定位技术能够与云端进行数据交互，但是wi-fi室内定位技术的精度低、可靠性差；

(4)单一的室内定位技术手段不能满足人们在室内复杂环境下高精度、稳定、连续、可靠的定位需求。

技术实现要素：

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种多源数据混合的室内高精度定位系统和方法，克服现有单一室内定位技术精度低、可靠性差等缺陷。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种多源数据混合的室内高精度定位系统，包括移动终端、均匀布设在室内的若干wifi节点、稀疏布设在室内特定场景处的若干二维码标签和蓝牙节点、云平台；所述移动终端包括图像采集模块、无线通信模块、二维码识别模块、显示模块、惯导模块和微处理模块，图像采集模块用于采集室内的一段时间内的图像序列，无线通信模块用于接收wifi节点和蓝牙节点发射的信号，二维码识别模块用于扫描二维码标签并提取出标签内包含的信息，显示模块用于显示电子地图和定位结果，惯导模块用于获取移动终端的加速度、角速度和磁场强度信息，微处理模块根据获取的多源数据，进行航位推算，预测下一时刻的位置；所述wifi节点用于保证移动终端接入因特网，实现移动终端与云平台之间的数据交互，同时提供用于进行wifi指纹定位的wifi信号指纹；所述二维码标签内存储有所在位置信息，保证移动终端通过二维码识别获取准确的初始位置；所述蓝牙节点发射蓝牙信号，保证移动终端通过接受蓝牙信号获取准确的初始位置，同时提供蓝牙指纹定位的蓝牙信号指纹；所述云平台用于获取移动终端上传的数据，进行多源混合智能定位，并将定位结果回传给移动终端。

基于上述技术方案的优选方案，布设二维码标签和蓝牙节点的室内特定场景包括建筑物进出口、拐角和楼梯。

基于上述技术方案的优选方案，所述蓝牙节点配置有ibeacon技术。

基于上述技术方案的优选方案，所述移动终端采用智能手机或平板电脑。

基于权利上述系统的室内高精度定位方法，包括以下步骤：

(1)移动终端通过扫描二维码标签或根据接收到的蓝牙信号，获取初始位置，并将初始位置显示在电子地图上；

(2)移动终端采集一段时间内的室内图像序列、蓝牙指纹信号、wifi指纹信号、加速度、角速度和磁场强度；

(3)移动终端根据加速度、角速度和磁场强度，进行步态探测、活动识别和航向角估计，得到用户的步数、活动状态和航向角；

(4)移动终端根据用户的活动状态识别用户的步长，再根据步数得到用户位移，移动终端基于初始位置、位移和航向角，进行航位推算，预测出下一时刻的位置，并显示在电子地图上；

(5)移动终端判断是否满足校正条件，当满足校正条件时，移动终端将上一时刻的位置信息和获取的多源数据上传给云平台；

(6)云平台基于视觉定位算法、惯性导航算法、蓝牙指纹定位算法和wifi指纹定位算法，进行多源混合智能定位，并将定位结果回传给移动终端；

(7)移动终端根据云平台回传的定位结果，校正上一时刻位置信息，再利用航位推算，获取当前位置信息，并显示在电子地图上。

进一步地，在步骤(5)中，当满足运动时间窗口为4秒、运动状态发生变化以及运动过程发生转向中的任一条件时，即判断满足校正条件。

采用上述技术方案带来的有益效果：

本发明分别采用移动终端和云端的混合定位，终端负责数据采集和简单的数据融合处理，将大量复杂的混合定位计算迁移至云平台，融合了视觉定位等高精度定位技术，采用以终端短时高精度航位推算为主、以云平台混合定位计算结果校正为辅的方式，实现高精度、连续、可靠的定位。此外，本发明充分利用了终端的硬件、网络和计算资源，减轻了终端运算负荷。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意图；

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提出了一种多源数据混合的室内高精度定位系统，如图1所示，包括移动终端、若干wifi节点、若干二维码标签、若干蓝牙节点、云平台。所述移动终端包括图像采集模块、无线通信模块、二维码识别模块、显示模块、惯导模块和微处理模块，图像采集模块用于采集室内的一段时间内的图像序列，无线通信模块用于接收wifi节点和蓝牙节点发射的信号，二维码识别模块用于扫描二维码标签并提取出标签内包含的信息，显示模块用于显示电子地图和定位结果，惯导模块用于获取移动终端的加速度、角速度和磁场强度信息，微处理模块根据获取的多源数据，进行航位推算，预测下一时刻的位置。在本实施例中，移动终端可采用智能手机或平板电脑。wifi节点均匀布设在室内各处，用于保证移动终端接入因特网，实现移动终端与云平台之间的数据交互，同时提供用于进行wifi指纹定位的wifi信号指纹。二维码标签稀疏布设在室内某些场景中，例如建筑物进出口、拐角和楼梯，标签内存储有所在位置信息，保证移动终端通过二维码识别获取准确的初始位置。蓝牙节点稀疏布设在室内某些场景中，例如建筑物进出口、拐角和楼梯，蓝牙节点发射蓝牙信号，保证移动终端通过接受蓝牙信号获取准确的初始位置，同时提供蓝牙指纹定位的蓝牙信号指纹。蓝牙节点需要配置ibeacon。云平台由公网ip、防火墙、路由器、交换机、负载均衡器、服务器和数据库等组成，用于获取移动终端上传的数据，进行多源混合智能定位，并将定位结果回传给移动终端。

本发明还提出了基于上述系统的室内高精度定位方法，如图2所示，具体步骤如下。

步骤1、移动终端通过扫描二维码标签或根据接收到的蓝牙信号，获取初始位置，并将初始位置显示在电子地图上；

步骤2、移动终端采集一段时间内的室内图像序列、蓝牙指纹信号、wifi指纹信号、加速度、角速度和磁场强度；

步骤3、移动终端根据加速度、角速度和磁场强度，进行步态探测、活动识别和航向角估计，得到用户的步数、活动状态和航向角；

步骤4、移动终端根据用户的活动状态识别用户的步长，再根据步数得到用户位移，移动终端基于初始位置、位移和航向角，进行航位推算，预测出下一时刻的位置，并显示在电子地图上；

步骤5、移动终端判断是否满足校正条件，当满足校正条件时，即满足运动时间窗口为4秒、运动状态发生变化以及运动过程发生转向中的任一条件，移动终端将上一时刻的位置信息和获取的多源数据汇聚上传给云平台；

步骤6、云平台基于视觉定位算法、惯性导航算法、蓝牙指纹定位算法和wifi指纹定位算法，进行多源混合智能定位，并将定位结果回传给移动终端；

步骤7、移动终端根据云平台回传的定位结果，校正上一时刻位置信息，再利用航位推算，获取当前位置信息，并显示在电子地图上。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。