本搜索范围和所述拓展搜索范围进行合并得到当前时刻的指纹搜索范围；
[0022] 在所述指纹搜索范围内对所述待测目标的无线信号强度信息进行指纹匹配得到 当前时刻所述待测目标的第一位置信息。
[0023]有益效果:本发明的基于无线指纹和MEMS传感器的融合导航装置和方法，通过数 据融合模块将无线信号强度数据采集和处理模块以及传感器数据采集和处理模块分别获 取到的位置信息进行融合，无线信号强度数据采集和处理模块利用该融合结果确定的指纹 搜索范围，所得到的位置信息综合了当前时刻和上一时刻所获取的结果，提高了定位的精 确度。
【附图说明】
[0024]图1显示本发明基于无线指纹和MEMS传感器的融合导航装置的结构示意图；
[0025]图2是本发明与现有技术进行对比所采用的实验1的实验区域和轨迹I的示意图；
[0026]图3是实验1中本发明与现有技术中的无线指纹识别进行对比的定位结果比较图， 图3(a)，（b)和(c)分别是FP，CFP和SCFP的定位轨迹图，图3(d)是定位误差比较图；
[0027]图4是实验1中本发明与现有技术中的MEMS独立定位和融合定位方案进行对比的 定位结果比较图，图 4 (a)，（b)，（c)和(d)分别是MEMS，MEMS/FP，MEMS/CFP和MEMS/SCFP的定 位轨迹图，图4(e)是定位误差比较图；
[0028] 图5是实验1中本发明与现有技术中的无线指纹识别、MEMS独立定位和融合定位方 案的定位误差累积分布函数对比图；
[0029] 图6是本发明与现有技术进行对比所采用的实验2的实验区域和轨迹Π的示意图； [0030]图7是实验2中本发明与现有技术中的指纹识别进行对比的定位结果比较图，图7 (a)，（b)和(c)分别是FP，CFP和SCFP的定位轨迹图，图7(d)是定位误差比较图；
[0031] 图8是实验2中本发明与现有技术中的MEMS独立定位和融合定位方案进行对比的 定位结果比较图，图 8 (a)，（b)，（c)和(d)分别是MEMS，MEMS/FP，MEMS/CFP和MEMS/SCFP的定 位轨迹图，图8(e)是定位误差比较图；
[0032] 图9是实验2中本发明与现有技术中的无线指纹识别、MEMS独立定位和融合定位方 案的定位误差累积分布函数对比图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0034]图1中的基于无线指纹和MEMS传感器的融合导航装置包括:无线信号强度数据采 集和处理模块1、传感器数据采集和处理模块2、数据融合模块3,无线信号强度数据采集和 处理模块1与分布在不同位置的若干个无线接入点配合工作，根据待测目标与无线接入点 之间的无线信号强度信息获取待测目标的第一位置信息，传感器数据采集和处理模块2根 据待测目标的状态变化信息获取待测目标的第二位置信息，上述状态变化信息是指待测目 标的加速度和/或角速度信息，数据融合模块3将待测目标的第一位置信息和第二位置信息 进行融合得到待测目标的最终位置信息，并将该融合结果反馈给无线信号强度数据采集和 处理模块1和传感器数据采集和处理模块2,无线信号强度数据采集和处理模块1和传感器 数据采集和处理模块2分别根据反馈信息进行下一时刻位置信息的计算。上述融合导航装 置可以用于单个便携式设备，抑或是以便携式设备为载体(例如:行人、机器人和车辆），可 以手持或固定于载体上。
[0035]图1中上述无线信号强度数据采集和处理模块1包括:无线信号强度数据采集单元 11、无线信号地图数据库12、数据搜索确定单元13、数据匹配单元14;待测目标接收无线接 入点发送的无线信号，并将无线接收信号强度(ReceivedSignalStrength，RSS)发送给无 线信号强度数据采集和处理模块1，无线信号强度数据采集单元11接收该RSS值;无线信号 地图数据库12为预先形成的无线信号地图数据库，根据定位区域采样点的位置信息和相应 的RSS值所生成的无线指纹，利用存储的无线指纹建立无线信号地图数据库，无线信号地图 数据库12为数据搜索确定单元13提供定位区域内的指纹信息;数据搜索确定单元13根据待 测目标的RSS值和数据融合模块3的反馈信息为数据匹配单元14选择合适的指纹搜索范围； 数据匹配单元14在指纹搜索范围内对待测目标的RSS值进行指纹匹配得到待测目标的第一 位置信息，记作约束指纹解。上述定位区域由采样点的布局和采样点的范围决定，指本系统 所能定位的范围。
[0036] 上述无线信号强度数据采集单元11包括:无线信号强度数据接收单元111和无线 信号强度数据预处理单元112,无线信号强度数据接收单元111接收到待测目标的RSS值后 传送给无线信号强度数据预处理单元112,无线信号强度数据预处理单元112对RSS值进行 预处理以消除由于其波动特性所存在的噪声，预处理方法可以采用诸如选择、过滤或平滑 等方法消除不良的RSS值，无线信号强度数据预处理单元112输出经过预处理的RSS值。
[0037] 数据搜索范围的确定对整个系统很重要，如果系统没有选择到合适的搜索范围， 则可能导致数据匹配单元14的指纹匹配搜索整个无线地图数据库的指纹或非正确搜索范 围的指纹;对于整个无线地图数据库，无线指纹的识别结果可能有几个跳跃点，处理速度缓 慢;对于非正确搜索范围，处理速度可能快，但指纹的识别结果可能远离正确位置。
[0038] 本发明中上述数据搜索确定单元13包括搜索中心确定模块131和搜索范围确定模 块132,搜索中心确定模块131根据无线信号强度数据采集单元11所采集到的待测目标的 RSS值计算出基本搜索范围A的中心，同时将上一时刻数据融合模块3所反馈的融合结果计 算出拓展搜索范围B的中心，搜索范围确定模块132以基本搜索范围A的中心作为几何中心 并根据预先设置的搜索形状确定基本搜索范围A，以拓展搜索范围B的中心作为几何中心并 根据预先设置的搜索形状确定拓展搜索范围B，再按照预先设定的合并方式将基本搜索范 围A和拓展搜索范围B进行合并得到当前时刻的指纹搜索范围。
[0039]当前时刻指纹搜索范围大约在上一时刻融合结果的位置周围，由于组合滤波器组 协方差矩阵的位置不确定性，因此，结合上一时刻的融合结果可以使得当前时刻指纹搜索 范围的中心和范围更加准确。因此，来自指纹融合解的拓展搜索范围B，可能是分布在基本 搜索范围A周围的不同形状(比如矩形、圆形和椭圆形），其搜索尺寸是由位置的不确定性决 定。本发明中将拓展搜索范围B和基本搜索范围A取并集合并，这样无论拓展搜索范围B靠近 基本搜索范围A，还是拓展搜索范围B和基本搜索范围A有很大的区别，将两个搜索范围取并 集合并可以使得最匹配的指纹被选择的概率很高。
[0040] 上述搜索中心确定模块131根据无线信号强度数据采集单元11所采集到的待测目 标的RSS值计算出基本搜索范围A的中心，具体如下：
[0041] 设待测目标的RSS值为向量RSS^RSSi RSS2 · . . RSSk]T来自k个无线接入点AP， 指纹的可能搜索范围是在这k个无线接入点AP位置的加权平均值1〇的周围，如下所示：
[0042]
(I)
[0043]式中，lAPl是第i个无线接入点AP位置，ω,是第i个无线接入点AP位置的权重，定义 公式如下：
[0044]
(2).
[0045] 根据实时无线RSS值，指纹搜索范围A可能分布在1〇周围的不同形状(比如矩形、圆 形和椭圆形），上述1〇即为基本搜索范围A的中心。
[0046] 上述搜索范围确定模块132根据基本搜索范围A的中心1〇和拓展搜索范围B的中心 lint和预先设置的搜索形状确定当前时刻的指纹搜索范围，本发明中的搜索形状可以预先 设置的搜索形状为矩形、圆或椭圆。
[0047] (1)对于预先设置的搜索形状为矩形，预先设定长和宽搜索范围的确定具体如下：
[0048]对于基本搜索范围A，矩形的中心位置是1〇。矩形的长和宽可预先设定为固定值do， 例dQ=15米，也可以设置为自适应值CkIo,其中Q是随RSS最大值max(RSS)负相关变化的自 适应参数，当max(RSS)增大，Q会减少，反之则&增加。基本搜索范围A的自适应搜索范围是 依据RSS值偏低和噪声较多时需要更大的搜索范围这样的事实。矩形基本搜索范围A定义如 下：
[0049]
Π)
[0050] 式中rFP是无线信号地图数据库中的指纹三维位置坐标，本实施例中是平面定位， 故只呈现两维坐标。无线信号地图数据库中任何满足公式(3)的指纹都被选入基本搜索范 围A。
[0051 ]拓展搜索范围B，设其中心位置是lint。矩形的长和宽可预先设定为固定值do,例do=15米。也可以设置为自适应值C2· 和C2· 〇n，其中和ση分别是向东和向北位置的标准 差，C2是随RSS最大值max(RSS)负相关变化的自适应参数。当max(RSS)增大，C2会减少，反之 则C2增加。矩形拓展搜索范围B的定义如下：
[0052]
(4):
[0053] 无线信号地图数据库中任