专利权人 | 西北工业大学 | ||||
专利名称 | 室内无线终端定位准确性保证及轨迹校正方法 | ||||
专利简介(摘要) | 本发明提供了一种室内无线终端定位准确性保证及轨迹校正方法,首先让初始的定位数据通过低通滤波器,以此减小由定位误差所引起的轨迹波动较大的问题,再采用基于线段交点或者基于网格符号的轨迹校正方法纠正位于错误区域的定位结果。本发明在室内结构地图信息的基础上,结合相关的判断机制对室内墙壁、门和窗等处的定位结果进行校正,进而得出准确的定位轨迹,以便更好地为室内定位和导航服务。 | ||||
专利类型 | 发明专利 | ||||
专利号 | CN201610877698.4 | 申请日 | 2016-10-9 | 有效期限 | 20年 |
技术领域 | 其它, | ||||
解决的技术问题 | 现代城市生活,人们活动和居住范围主要集中在室内环境中,有数据显示,无线通信将近80%发生在室内场所。这一现象使得基于无线信号的各种室内服务顺势而生,室内位置服务就是其中之一。 室内环境复杂、多变的特点导致人们对室内定位和导航的需求也愈加迫切。随着GPS(Global Positioning System,全球卫星定位系统)在室外定位领域的成功发展及其优异表现,更带动了室内定位需求的增加,用户期望在所有环境中提供无缝定位服务,但GPS室外定位方案却根本不能直接用作室内定位。 无线通信的发展和进步,各种形式的无线信号如WIFI、蓝牙和UWB等成为室内定位的主力军。由于室内定位测量大多处于非视距(Non Line of Sight,NLOS)环境下,信号经由反射、折射等造成的多径效应对测量影响较大,使得室内定位精度进一步降低。 根据掌握的文献资料,为了提高定位性能和降低轨迹抖动幅度,有研究者对定位数据进行滤波处理,改善定位轨迹与实际移动轨迹的差异。对轨迹处理的过程中有使用Kalman Filter、Extended Kalman Filter等滤波技术的,也有用非线性粒子过滤技术的,还有借用其它传感元件,如陀螺仪,进一步改善定位轨迹与真实轨迹的误差。 室内定位对精度的要求日益提高,并不意味着追求精度是室内定位的首要目标,室内定位的首要目标是告知移动终端(Mobile Terminal,MT)的确切位置,换言之,定位准确性才是关键所在。例如在误差为1m的定位系统中,当MT位于如墙壁、门和楼梯口等区域临界处附近时,普通定位系统得出的坐标可能位于错误区域,无法保证定位结果的准确性。 | ||||
发明内容 | 为了克服现有技术的不足,本发明提供一种基于室内数字地图的MT准确定位及轨迹校正方法,当MT在室内移动时,可以获得更为准确的移动轨迹。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤: 步骤1,将每次移动终端MT定位测量和计算生成的X轴和Y轴坐标数据进行低通滤波;任意选择一个MT室内轨迹校正方法,若选择基于线段交点的MT室内轨迹校正方法,转至步骤2;若选择基于网格符号的MT室内轨迹校正方法,转至步骤3; 步骤2,基于线段交点的MT室内轨迹校正方法,包括以下步骤: 2.1)设MT前次定位点为A(xA,yA),本次定位点为待校正点B(xB,yB);设交点计数器,赋初始值为0; 2.2)以点A、B连线的中点为中心点划定正方形,线段AB的长度以米为单位向上取整作为该正方形的边长,正方形的一条边与X轴平行; 2.3)定义走廊、楼梯和室内空间为通行区域;定义墙体、窗户和立柱空间为禁行区域;定义门和竖直通道为可穿越区域,所述的竖直通道包括但不仅限于楼梯、电梯、扶梯、升降吊篮和卷扬机;将线段AB与所述正方形内代表禁行区域和穿越区域的所有线段求交点,根据交点情况作出如下判断: a.若无交点,将交点计数器清0,将B点坐标作为校正后的B’点坐标,转步骤2.4); b.若只在禁行区域上有1个交点P,交点计数器加1,判断交点计数器值是否等于n,其中n为禁行区域的阈值,如交点计数器值等于n,将B点坐标作为校正后的B’点坐标,交点计数器清0;如果交点计数器值未达到n,则将A点与P点连线的中点坐标作为校正后的B’点坐标;转步骤2.4); c.若只在禁行区域上有2个交点,交点计数器清0,连接A点和点B1(xA,yB),连接A点和点B2(xB,yA),判断线段AB1或AB2中与正方形内禁行区域是否存在交点,选择没有交点的线段对应的点B1或B2的坐标为校正后的B’点坐标',转步骤2.4); d.若只在代表门的可穿越区域有1个交点P,交点计数器加1,判断交点计数器值是否等于m,其中m为可穿越区域的阈值,若交点计数器值等于m,将B点坐标作为校正后的B’点坐标;如果交点计数器值未达到m,则将A点与P点连线的中点坐标作为校正后的B’点坐标;转步骤2.4); e.若只在代表竖直通道的可穿越区域有1个交点P,交点计数器加1,判断交点计数器值是否等于m,其中m为可穿越区域的阈值,若交点计数器值等于m,将B点坐标作为校正后的B’点坐标,并将交点计数器清0;如果交点计数器值未达到m,则将A点与P点连线的中点坐标作为校正后的B’点坐标;转步骤2.4); f.其他情况不进行处理; 2.4)检测是否有待校正点,如果没有则校正结束,将交点计数器清0;否则将B’点坐标值赋给A点,将新的待校正点坐标值赋给B点,转步骤2.2),进行下一定位点的校正处理; 步骤3,基于网格符号的MT轨迹校正方法,包括以下步骤: 3.1)在每个楼层的室内地图上将不同区域用不同的标识符表示出来,将可穿越区域用G表示,将禁行区域用W表示,被可穿越区域和禁行区域所分割的N个通行区域用字母Ti表示,1≤i≤N; 以每个楼层的室内地图中最外侧墙体的一条直线为矩形的一个边,构建出能把该层平面地图全部包含在内的矩形区域,长和宽以米为单位取整数,以该矩形的长和宽两条邻边为坐标轴建立XOY平面直角坐标系,再分别对此矩形长和宽以1m为间隔等分,即把室内地图分为若干1m×1m的均匀网格,并对划分后的均匀网格进行编号; 以XOY平面直角坐标系中每个均匀网格的左上角顶点为起点,对每个均匀网格的四个顶点按顺时针方向编号1、2、3、4,四个顶点形成的边界和包含在其中的不同区域边界组成各种子区域,将每个子区域的轮廓信息和所属的均匀网格的顶点信息存在网格数据库中,所述的轮廓信息包括子区域的范围及标识符; 3.2)定位点校正,包括以下步骤: 3.2.1)设MT前次定位点为A,本次定位点为待校正点B,首先根据A点所在的楼层信息,检索其所在网格化的地图,然后分别根据A、B的坐标检索出各自所在的均匀网格及其编号;设穿越计数器,赋初始值为0; 3.2.2)根据点A(xA,yA)、B(xB,yB)所属均匀网格规划出判定矩形,方法如下: xA≥xB,yA≥yB时,以点A所属均匀网格的2号顶点和点B所属均匀网格的4号顶点为对角线规划出判定矩形; xA>xB,yA<yB时,以点A所属均匀网格的3号顶点和点B所属均匀网格的1号顶点为对角线规划出判定矩形; xA<xB,yA<yB时,以点A所属均匀网格的4号顶点和点B所属均匀网格的2号顶点为对角线规划出判定矩形; xA<xB,yA>yB时,以点A所属均匀网格的1号顶点和点B所属均匀网格的3号顶点为对角线规划出判定矩形; 所述的判定矩形被若干均匀网格完全填充; 3.2.3)比较判定点A、B所属子区域的标识符,进行以下校正步骤: a.点A、B的标识符为同一标识符Ti,穿越计数器清0,把B点坐标作为校正后B’点的坐标,转至步骤3.2.4); b.点A的标识符为Ti,B的标识符为W或G,穿越计数器清0,把点(xB,yA)和(xB,yA)中与A点标识符相同的点的坐标为B’点的坐标,转至步骤3.2.4); c.点A、B的标识符分别为Tj、Tk,j≠k,穿越计数器清0,若此判定矩形包含可穿越区域,则调用可穿越区域的阈值m,若包含禁行区域,则调用禁行区域的阈值n;如果穿越计数器等于相应的阈值,则把B点的坐标作为校正后B’点的坐标;否则把点(xA,yB)和(xB,yA)中与A点标识符相同的点的坐标为B’点的坐标,转至步骤3.2.4); 3.2.4)检测是否有待校正点,如果没有则校正结束,将交点计数器清0;否则将B’点坐标值赋给A点,将新的待校正点坐标值赋给B点,转步骤3.2.2),进行下一定位点的校正处理。 所述的步骤2和步骤3中,所有可穿越区域处的阈值m的取值范围为2~5,所有禁行区域处的阈值n的取值范围为3~10。 | ||||
技术效果 | 本发明的有益效果是:利用室内建筑的结构特点和相关布局信息,并结合人在室内的移动规律,针对MT在不同区域内的定位结果进行校正处理,准确定位MT所处的位置区域,从而提高定位的准确性,具体优点如下: 1)原理简单,运算速度快,且准确性高; 2)不需要额外硬件资源,节约成本; 3)可移植性高,可以和各种不同的轨迹优化方法相结合使用; 4)在精确度不高的定位系统中,通过提高准确性来弥补精度不足的缺点; 5)提高准确性比提高精确度的价值更为重大,不仅简单、成本低,且能充分满足定位需求。 | ||||
专利交易方式 | 转让 | ||||
预计交易额 | 面议元 | ||||
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