本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种室内定位、导航方法、装置、存储介质和计算机设备。
背景技术：
室内定位、导航技术广泛应用于现代社会的生产生活中，比如自动化仓储物流机器人的定位导航、智能超市购物车定位以及大型室内场景中人员的定位导航等。虽然当前室内定位、导航技术手段百花齐放，但还未能很好地解决定位导航精度和成本的博弈问题。利用调制led照明灯具的基于可见光通信的室内定位技术，可以提供亚米级的定位精度，但需要改造或更换现有照明设施，这无疑将花费很大的成本和时间。
技术实现要素：
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种利用环境中已有的普通荧光灯进行室内定位、导航的方法、装置、存储介质和计算机设备。
一种室内定位方法，所述方法包括：
根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
将所述姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到所述行人的运动模型；
根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置；
将所述行人的运动模型及所述目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位。
在其中一个实施例中，在所述根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息之前，包括：
建立室内荧光灯的数据库，所述数据库包括每个荧光灯的主导频率和在室内的安装位置信息。
在其中一个实施例中，所述根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置，包括：
采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对所述所有荧光灯的光信号进行频谱分析，得到不同的频谱包络；
通过判别所述频谱包络的形状将不同的荧光灯进行分离；
将分离后的荧光灯对应的频谱包络的峰值频率作为所述荧光灯的主导频率；
从所述当前环境中所有荧光灯中获取光信号强度超过设定阈值的目标荧光灯，根据所述目标荧光灯对应的主导频率，从所述数据库中匹配到所述目标荧光灯在室内的安装位置信息。
在其中一个实施例中，所述采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对所述所有荧光灯的光信号进行频谱分析，得到不同的频谱包络，包括：
通过光电传感器采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对所述光信号进行加窗；
在加窗之后的滑动窗口内对所述光信号做快速傅里叶变换fft，得到频谱信号；
采用峰值检测获取所述频谱信号中的峰值点，根据所述峰值点形成频谱包络，所述频谱包络为一组包含所述峰值点的连续的等间隔分布的频率序列所构成的曲线。
在其中一个实施例中，所述在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位，包括：
获取楼层平面图，将所述楼层平面图输入粒子滤波器；
在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置和所述楼层平面图进行结合以对所述行人进行定位；
将所述行人的定位显示在所述楼层平面图上。
在其中一个实施例中，所述根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息，包括：
通过加速度计、陀螺仪及电子罗盘分别获取测量信息，将所述测量信息输入航向姿态参考系统ahrs中以计算出旋转矩阵。
一种室内导航方法，所述方法包括：
根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
将所述姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到所述行人的运动模型；
根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置；
将所述行人的运动模型及所述目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位；
根据所述行人的定位和所述行人的目的地规划出导航路径。
一种室内定位装置，所述装置包括：
行人的姿态信息获取模块，用于根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
行人的运动模型计算模块，用于将所述姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到所述行人的运动模型；
目标荧光灯位置确定模块，用于根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置；
粒子滤波器模块，用于将所述行人的运动模型及所述目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
行人定位模块，用于在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
将所述姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到所述行人的运动模型；
根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置；
将所述行人的运动模型及所述目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位。
一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器，处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
将所述姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到所述行人的运动模型；
根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定所述目标荧光灯在室内的位置；
将所述行人的运动模型及所述目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
在所述粒子滤波器中，将所述行人的运动模型与所述目标荧光灯在室内的位置进行结合以对所述行人进行定位。
上述室内定位、导航方法、装置、存储介质和计算机设备，根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息，将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型。同时根据接收到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置。将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器。借助于环境中已有的不同荧光灯的频谱特征，实现对荧光灯身份的标识，利用荧光灯作为视觉地标，为整个定位系统提供绝对位置参考，在此基础上在粒子滤波器中，将行人的运动模型与荧光灯在室内的位置进行结合以对行人的位置进行持续定位。利用荧光灯作为视觉地标不断修正pdr的累计误差，实现较高精度的持续定位。且利用环境中已有的普通荧光灯进行室内定位、导航，在保证高精度的同时，不需要改造或更换现有照明设施，大大地降低了成本。
附图说明
图1为一个实施例中室内定位方法的应用环境图；
图2为一个实施例中计算机设备的内部结构图；
图3为一个实施例中室内定位方法的流程图；
图4为又一个实施例中室内定位方法的流程图；
图5为图3中根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置方法的流程图；
图6为一个实施例中当前环境中混合光信号的频谱分析图；
图7为一个实施例中荧光灯辅助室内定位系统的结构图；
图8为一个实施例中室内导航方法的流程图；
图9为一个实施例中室内定位装置的结构示意图；
图10为又一个实施例中室内定位装置的结构示意图；
图11为又一个实施例中室内导航装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
本发明实施例提供的室内定位、导航方法可应用于如图1所示的环境中。参考图1所示，终端102通过网络与服务器104连接。终端102可以是手机、平板电脑或者个人数字助理或穿戴式设备等。
在一个实施例中，如图2所示，还提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图2所示该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储室内平面图及室内荧光灯的相关数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种室内定位、导航方法。本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的服务器的限定，具体的服务器可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种室内定位方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括：
步骤310，根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息。
航向姿态参考系统(attitudeandheadingreferencesystem,ahrs)，包括多个轴向传感器，能够为飞行器提供航向，横滚和侧翻信息，这类系统用来为飞行器提供准确可靠的姿态与航行信息，当然也可以根据行人所携带的终端获取行人的姿态信息。其中，航向姿态参考系统包括基于微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，mems)的陀螺仪，加速度计和电子罗盘。
一般的终端上都安装了加速度计、陀螺仪和电子罗盘，因此将终端上加速度计、陀螺仪和电子罗盘的测量信息作为航向姿态参考系统的输入，通过基于四元数的梯度下降姿态解算方法(madgwickahrs)实现轻量级的实时姿态估计，生成终端载体坐标系相对东北天坐标系的旋转矩阵。该旋转矩阵即为根据航向姿态参考系统ahrs所获取的行人的姿态信息。其中，载体坐标系(bodyframesystem,bfs)的原点位于载体的质心，xb轴与载体运动方向的中心线(主轴)重合，正向指向载体的运动方向，yb轴垂直xb轴指向载体的右侧，zb轴与xb轴、yb轴正交形成右手坐标系。东-北-天坐标系又叫站心坐标系或站点坐标系，英文名称是localcartesiancoordinatescoordinatesystem，主要是用于了解以观察者为中心的其他物体运动规律。
步骤320，将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型。
行人航位推算系统(pedestriandeadreckoning，pdr)，是一个根据步长和方位计算行人行走距离的相对导航系统。将通过终端内置加速度计获取的行人的加速度信息连同ahrs输出的姿态信息一起输入行人航位推算系统pdr，pdr用于累计步长和运动方向的变化。
pdr通常包含三部分：步态检测，步长估计和行人运动方向估计。其中，步态检测的过程如下：加速度计产生的三轴加速度通过ahrs生成的旋转矩阵向东北天坐标系进行投影，得到水平加速度和竖直加速度。通过对竖直加速度进行积分低通滤波，平滑原始的带有噪声的量测值。通过动态阈值二值化方法，提取经过积分低通滤波后的竖直加速度的过零点，用于产生备选步态事件。其中，过零点就是周期信号，比如正弦信号，由正到负或由负到正穿过的‘零点’，即sin(x)＝0。需要指出的是，该备选步态事件需要经过进一步验证才能转换为实际步态事件。具体的验证过程是：利用上述得到的水平加速度在两个步态事件之间进行短时二次积分，得到行人在两个步态事件之间的水平位移，如果该水平位移高于预设阈值，则认为备选步态事件为真实步态事件。该预设阈值为根据多次实际中两个实际步态事件之间的水平位移设置的。短时二次积分是指，将两次备选步态事件之间的水平加速度对时间第一次积分得到水平速度，第二次积分得到水平位移。但是，由于两次积分得到的水平位移与真实值相比可能会有漂移。因此，根据水平位移与预设阈值之间的大小关系来判断备选步态事件是否为实际步态事件。
步长估计则通过建立步长与竖直加速度变化范围计算所得。具体地，步长的计算公式如下：
d＝k*(amax–amin)^(1/4)
其中d表示步长，k表示比例系数(可由标定获得)，a表示竖直加速度，amax表示竖直加速度的最大值，amin表示竖直加速度的最小值。
行人运动方向由ahrs产生的水平航向角来估计。将航向姿态参考系统ahrs生成的旋转矩阵转换成欧拉角表示，欧拉角包含绕x、y、z三轴的旋转角度，其中绕竖直轴z轴的旋转角度即为水平航向角。在整个测量过程中要求行人手持终端(例如一般为智能手机)，保持智能手机近似水平(允许前后倾斜)，且屏幕朝上，智能手机机身较长的方向所指示的方向一般近似为行人的运动方向。此时，由航向姿态参考系统计算出的智能手机的水平航向角就是行人的运动方向。或者对于可穿戴设备，则指定某一个方向指示行人的运动方向，在整个测量过程中要求行人保持该指定方向与行人的运动方向一致，且保持屏幕朝上。此时，由航向姿态参考系统计算出的可穿戴设备的水平航向角就是行人的运动方向。
在经过步态检测，步长估计和行人运动方向估计三部分的计算之后，得到行人的运动模型。在行人定位中，运动模型是指由pdr提供的行人位置姿态相对前一时刻的位置姿态的相对运动模型。
步骤330，根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置。
对于室内原有的普通荧光灯照明装置，如果采用基于可见光通信的室内定位技术，则需要将室内原有的普通荧光灯照明装置全部进行更换，更换为led照明装置。为了在不对原有普通荧光灯照明装置进行更换的基础上，本申请利用普通荧光灯的一些特性同样可以实现室内精确定位和导航。
现阶段多数荧光灯为提高效率采用电子镇流器产生的高频电流驱动，频率范围约20khz-100khz。由于制造过程中元器件参数不可避免的存在差异，即使同一品牌同一型号同一批次的产品，其辐射光中的高频成分(即主导频率)也有差异。因此，利用不同荧光灯主导频率之间的差异就可以实现对荧光灯辐射光特征的提取和身份的唯一标识。
通过终端(可以是智能手机的光电传感器)采集当前环境中所有荧光灯的光信号，进一步由光信号得到频谱包络。根据频谱包络的形状将不同的荧光灯进行分离，将分离后的荧光灯对应的频谱包络的峰值频率作为荧光灯的主导频率。再从当前环境中所有荧光灯中获取光信号强度超过设定阈值的荧光灯，作为目标荧光灯。该目标荧光灯实际为距离行人最近的一盏灯，使用该目标荧光灯的位置对行人的位置进行准确的定位。最后根据目标荧光灯对应的主导频率，从数据库中匹配到目标荧光灯在室内的安装位置信息。
步骤340，将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器。
粒子滤波器的本质是montecarlo模拟，即它是通过对目标区域中物体可能出现的位置概率的一种估测。将在pdr中得到的行人的运动模型、根据荧光灯的主导频率获得的目标荧光灯在室内的位置两者输入至粒子滤波器中。
步骤350，在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置进行结合以对行人进行定位。
在粒子滤波器中，由运动模型对行人的运动进行更新，然后在结合目标荧光灯在室内的位置对行人的运动进行约束。因为目标荧光灯在室内的位置相当于是对行人所处的位置进行了一次有效观测，所以用目标荧光灯在室内的位置对行人的运动进行约束，就能够修正pdr生成的运动模型所产生的累计误差，最终提高行人定位的精度。
在本申请实施例中，根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息，将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型。同时根据接收到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置。将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器。借助于环境中已有的不同荧光灯的频谱特征，实现对荧光灯身份的标识，利用荧光灯作为视觉地标，为整个定位系统提供绝对位置参考，在此基础上在粒子滤波器中，将行人的运动模型与荧光灯在室内的位置进行结合以对行人的位置进行持续定位。利用荧光灯作为视觉地标不断修正pdr的累计误差，实现较高精度的持续定位。且利用环境中已有的普通荧光灯进行室内定位、导航，在保证高精度的同时，不需要改造或更换现有照明设施，大大地降低了成本。
在一个实施例中，如图4所示，在根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息之前，包括：
步骤360，建立室内荧光灯的数据库，数据库包括每个荧光灯的主导频率和在室内的安装位置信息。
由于不同荧光灯的主导频率具备很大的随机性和多样性，因而有很大的机会通过频率区分不同的灯。每一盏荧光灯的主导频率不尽相同，因此可以预先对所需要定位导航的室内环境中的所有荧光灯的主导频率进行采集，并将该荧光灯的主导频率和该荧光灯在室内的安装位置信息一一对应地记录在数据库中。
在本申请实施例中，预先对所需要定位导航的室内环境中的所有荧光灯的主导频率进行采集，并将该荧光灯的主导频率和该荧光灯在室内的安装位置信息一一对应地记录在数据库中。以便后续在对行人进行室内定位和导航的时候，通过获取行人所处的环境中的目标荧光灯的主导频率，从而由主导频率匹配到该目标荧光灯的安装位置信息，进而可以得到行人的位置信息。
在一个实施例中，如图5所示，步骤330包括：
步骤332，采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对所有荧光灯的光信号进行频谱分析，得到不同的频谱包络。
荧光灯的频谱可分为直流成分，100hz基频及其谐波(通常到～khz)，以及高频主导频率及其旁瓣成分。其中的高频成分(20khz-100khz)由荧光灯的电子镇流器硬件决定并受环境温度、电网频率及电压的影响而发生小幅度变化，但仍然具有较好的长期稳定性，因此可以作为识别荧光灯的特征。需要注意的是，同一光源的这些高频成分在频谱中表现为一组连续的等间隔分布的频率序列，间距等于频谱基频(100hz，为市电频率50hz的两倍)，由这些间隔分布的频率序列所组成的频谱包络具有特定的形状。当多组光源的信号混叠在一起时，可以通过判别频谱包络的形状逐个分离不同光源的频谱。获取频谱包络的峰值频率作为该频谱包络对应的荧光灯的主导频率，以标识该荧光灯的身份。
具体地，如图6所示，为当前环境中混合光信号的频谱分析图。图中一条折线为一盏荧光灯对应的频谱包络。
步骤334，通过判别频谱包络的形状将不同的荧光灯进行分离。
步骤336，将分离后的荧光灯对应的频谱包络的峰值频率作为荧光灯的主导频率。
不同荧光灯对应的频谱包络是不同的，当多组荧光灯的信号混叠在一起时，可以通过判别频谱包络的形状逐个分离不同荧光灯的频谱包络。分离之后对于每一条频谱包络，从中获取频谱信号中的峰值点(最高点)，该峰值点对应的频率即为这条频谱包络所对应的荧光灯的主导频率。
步骤338，从当前环境中所有荧光灯中获取光信号强度超过设定阈值的目标荧光灯，根据目标荧光灯对应的主导频率，从数据库中匹配到目标荧光灯在室内的安装位置信息。
在通过不同形状的频谱包络将不同的荧光灯进行分离之后，再从当前接收到的所有光信号中筛选出光信号最强的荧光灯，将该光信号最强的荧光灯作为目标荧光灯，即为距离行人最近的荧光灯，该目标荧光灯的安装位置信息可以用来反映行人的实际位置。
在本申请实施例中，采用对终端接收到的混合光信号进行频谱包络分析的方法，将不同的荧光灯进行分离开来。再从中筛选出最强的光信号，获取该最强的光信号所对应的荧光灯，该荧光灯即为目标荧光灯。通过该目标荧光灯的主导频率就可以实现对荧光灯身份的标识，进而可以从数据库中匹配到目标荧光灯在室内的安装位置信息。利用目标荧光灯作为视觉地标，为整个定位系统提供绝对位置参考，就可以修正pdr生成的运动模型所产生的累计误差，最终提高行人定位的精度。
在一个实施例中，步骤332包括：
通过光电传感器采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对光信号进行加窗；
在加窗之后的滑动窗口内对光信号做快速傅里叶变换fft，得到频谱信号；
采用峰值检测获取频谱信号中的峰值点，根据峰值点形成频谱包络，频谱包络为一组包含峰值点的连续的等间隔分布的频率序列所构成的曲线。
具体地，终端通过光电传感器采集当前环境中所有荧光灯的光信号，光电传感器可以为终端内置的，也可以为外置的。对采集到的光信号进行加窗，可通过加窗来尽可能减少在非整数个周期上进行快速傅里叶变换(fastfouriertransform，fft)产生的误差。在滑动窗口内对光信号做快速傅里叶变换(fft)得到频谱信号。
进一步地，采用峰值检测获取频谱信号中的峰值点，一般情况下峰值点只有一个。获取了峰值点之后，等间隔(间距等于频谱基频100hz)地从频谱信号中获取同一盏荧光灯的高频成分，构成频谱包络。获取了一盏荧光灯的频谱包络之后，从频谱信号中删除这个频谱包络。然后在剩下的频谱信号中获取峰值点，获取了峰值点之后，等间隔地从频谱信号中获取同一盏荧光灯的高频成分，构成频谱包络。如此循环直到获取了频谱信号中所有荧光灯的频谱包络为止。
在本申请实施例中，每次都采用峰值检测获取到频谱信号中的峰值点，然后利用同一荧光灯的这些高频成分在频谱中表现为一组连续的等间隔分布的频率序列，间距等于频谱基频的特性，提取出同一荧光灯的频谱包络。然后采用同样的方法依次提取出当前环境中所有荧光灯的频谱包络。
在一个实施例中，步骤350包括：
获取楼层平面图，将楼层平面图输入粒子滤波器；
在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置和楼层平面图进行结合以对行人进行定位；
将行人的定位显示在楼层平面图上。
具体地，获取楼层平面图，将楼层平面图也输入粒子滤波器，再将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器。在粒子滤波器中，由运动模型对行人的运动进行更新，然后在结合目标荧光灯在室内的位置及楼层平面图对行人的运动进行约束。
在本申请实施例中，在粒子滤波器中，根据目标荧光灯在室内的位置及楼层平面图两者，来对由运动模型所更新的行人的运动进行校准。其中，目标荧光灯在室内的位置是从最终的定位这个角度对行人的运动进行校准，楼层平面图可以从整体上对行人的运动进行校准，因为楼层平面图上会呈现出一些楼层之间的设置布局关系，对整个行人的运动过程进行校准，从而从两个角度来提高了行人定位的精度。
在一个具体实施例中，如图7所示，提供了一种荧光灯辅助室内定位的系统700，以该系统应用于图2中的计算机设备为例进行说明，该计算机设备可以是终端也可以是服务器。该系统700包括传感器710、航向姿态参考系统720、行人航位推算系统730、粒子滤波器740及数据库750。数据库750包括荧光灯数据库752和楼层平面图754，其中荧光灯数据库752用于记录每个荧光灯的主导频率和在室内的安装位置信息。
其中，传感器710包括加速度计712、陀螺仪714、电子罗盘716及光电传感器718。传感器710可以全部都是行人的终端内置的元器件，也可以部分是外置的。加速度计712用于测量行人的加速度信息，陀螺仪714又叫角速度传感器，它的测量物理量是偏转、倾斜时的转动角速度。电子罗盘716能根据终端的位置不同显示方向和俯仰角。光电传感器718可以采集当前环境中所有荧光灯的光信号，光电传感器718实际是光电二极管。
通过加速度计712、陀螺仪及714及电子罗盘716分别获取测量信息，将测量信息输入航向姿态参考系统720中以计算出旋转矩阵。再将加速度计712获取的行人的加速度信息连同旋转矩阵输入至行人航位推算系统730中进行处理，具体地，经过步态检测732，步长估计734和行人运动方向估计736三个步骤后得到行人的运动模型。
将光电传感器718所采集的当前环境中所有荧光灯的光信号，通过专门的光信号处理算法进行处理，得到频谱包络。根据频谱包络的形状将不同的荧光灯进行分离，将分离后的荧光灯对应的频谱包络的峰值频率作为荧光灯的主导频率。再从当前环境中所有荧光灯中获取光信号强度超过设定阈值的荧光灯，作为目标荧光灯。该目标荧光灯实际为距离行人最近的一盏灯，使用该目标荧光灯的位置对行人的位置进行准确的定位。最后根据目标荧光灯对应的主导频率，从荧光灯数据库752中匹配到目标荧光灯在室内的安装位置信息。
获取楼层平面图754，将楼层平面图754也输入粒子滤波器740，再将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器740。在粒子滤波器740中，由运动模型对行人的运动进行更新，然后在结合目标荧光灯在室内的位置及楼层平面图754对行人的运动进行量测更新。
将最终得到的行人的定位信息输入，并将定位信息展示在楼层平面图754上。
在一个实施例中，如图8所示，还提供了一种室内导航方法，包括：
步骤310，根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息。
步骤320，将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型。
步骤330，根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置。
步骤340，将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器。
步骤350，在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置进行结合以对行人进行定位。
步骤370，根据行人的定位和行人的目的地规划出导航路径。
具体地，在进行室内导航之前，先需要对行人进行室内定位，其中室内定位方法与上述实施例中的方法一致。在对行人进行室内定位之后，获取行人的目的地信息，例如可以是终端根据行人的语音或文字输入以获取到目的地信息。假设行人此时的定位是在a电梯口，而行人的目的地是b服装店，则在楼层平面图中获取到b服装店，并为行人规划好导航路径。然后在数据库中获取到b服装店门口的荧光灯的主导频率、及导航路径中一些重要节点的位置的荧光灯的主导频率。在行人根据导航路径进行运动的过程中，可以及时判断行人是否偏离导航路径。
若已偏离导航路径，则可以及时获取到当前所处环境中的目标荧光灯的主导频率，再根据主导频率获取到该目标荧光灯的位置，对行人的定位进行更新。然后在根据更新之后的定位，结合目的地重新为行人规划导航路径。
在本申请实施例中，在通过室内安装的荧光灯实现了对行人的定位之后，通过室内安装的荧光灯对行人的目的地进行定位，然后再结合楼层平面图为行人规划导航路径。不仅实现了对行人当前位置的定位功能，还可以实现为行人进行导航至目的地的功能。
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种室内定位装置900，该装置包括：行人的姿态信息获取模块910、行人的运动模型计算模块920、目标荧光灯位置确定模块930、粒子滤波器模块940及行人定位模块950。其中，
行人的姿态信息获取模块910，用于根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
行人的运动模型计算模块920，用于将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型；
目标荧光灯位置确定模块930，用于根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置；
粒子滤波器模块940，用于将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
行人定位模块950，用于在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置进行结合以对行人进行定位。
在一个实施例中，如图10所示，还提供了一种室内定位装置900，还包括：数据库建立模块960，用于建立室内荧光灯的数据库，数据库包括每个荧光灯的主导频率和在室内的安装位置信息。
在一个实施例中，目标荧光灯位置确定模块930，还用于采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对所有荧光灯的光信号进行频谱分析，得到不同的频谱包络；通过判别频谱包络的形状将不同的荧光灯进行分离；将分离后的荧光灯对应的频谱包络的峰值频率作为荧光灯的主导频率；从当前环境中所有荧光灯中获取光信号强度超过设定阈值的目标荧光灯，根据目标荧光灯对应的主导频率，从数据库中匹配到目标荧光灯在室内的安装位置信息。
在一个实施例中，目标荧光灯位置确定模块930还用于通过光电传感器采集当前环境中所有荧光灯的光信号，对光信号进行加窗；在加窗之后的滑动窗口内对光信号做快速傅里叶变换fft，得到频谱信号；采用峰值检测获取频谱信号中的峰值点，根据峰值点形成频谱包络，频谱包络为一组包含峰值点的连续的等间隔分布的频率序列所构成的曲线。
在一个实施例中，行人定位模块950，还用于获取楼层平面图，将楼层平面图输入粒子滤波器；在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置和楼层平面图进行结合以对行人进行定位；将行人的定位显示在楼层平面图上。
在一个实施例中，行人的姿态信息获取模块910，还用于通过加速度计、陀螺仪及电子罗盘分别获取测量信息，将测量信息输入航向姿态参考系统ahrs中以计算出旋转矩阵。
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种室内导航装置1100，包括：
行人的姿态信息获取模块1110，用于根据航向姿态参考系统ahrs获取行人的姿态信息；
行人的运动模型计算模块1120，用于将姿态信息输入至行人航位推算系统pdr中进行处理，得到行人的运动模型；
目标荧光灯位置确定模块1130，用于根据获取到的当前环境中的目标荧光灯的主导频率，确定目标荧光灯在室内的位置；
粒子滤波器模块1140，用于将行人的运动模型及目标荧光灯在室内的位置输入粒子滤波器；
行人定位模块1150，用于在粒子滤波器中，将行人的运动模型与目标荧光灯在室内的位置进行结合以对行人进行定位；
导航模块1160，用于根据行人的定位和行人的目的地规划出导航路径。
在一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述各实施例所提供的行人定位和导航方法的步骤。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述各实施例所提供的行人定位和导航方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性的计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。