[发明专利]一种适用于可穿戴设备的室内导航算法

说明书

本发明提供一种适用于可穿戴设备的室内导航算法，采用了同时构建WI‑Fi指纹数据库并导航的办法，基于惯性敏感组件、气压计、磁力计等传感器实现室内无缝导航能力。其中，导航算法采用数据融合的方式，集成了惯性传感器数据，WI‑Fi无线网卡数据，气压计数据和磁力计数据，并进行导航解算从而输出导航结果。与此同时，通过无线网卡收集到的附近WI‑Fi信号信息实时生成指纹数据库进而辅助导航。本发明是基于惯性器件和WI‑Fi指纹识别的室内导航算法，基于低成本的MEMS惯性传感器、气压计、磁力计等器件，辅助以WI‑Fi定位算法，能够快速的生成并更新WI‑Fi指纹数据库辅助航迹推算，进而大幅提升室内导航能力，可适用于穿戴设备上，能够有效的完成室内导航定位。

技术领域

本发明属于综合导航技术，特别是涉及一种基于惯性器件导航，同时构建WI-Fi(无线网络信号)指纹数据库辅助导航的室内导航定位算法。

背景技术

在室内环境下，由于卫星信号的大幅衰减，基于卫星定位的方法无法实施，成为了导航定位“最后一公里”的问题。由于近年来人们对于无线上网的需求日益增大，越来越多的WI-Fi无线接入点被架设在楼宇内以满足人们无缝接入互联网的需求，进而为基于WI-Fi信号的室内导航技术提供了空间。但传统的基于Wi-FI位置指纹信息的定位技术误差大，易受干扰，且指纹库的建立与更新效率较低。与此同时，Wi-FI接入点的移动或增加，也会大幅影响指纹库的性能，从而影响导航效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种适用于可穿戴设备的室内导航方案。

本发明的技术方案是：解决思路主要分为三个步骤：(1)通过以惯性传感器为主的多传感器融合技术、步速探测、零位校正等技术实现室内导航；(2)同时构建并实时更新WI-Fi指纹数据库；(3)通过WI-Fi指纹识别的定位结果辅助导航，提升导航精度。该方案所使用的器件可封装成为便携式模块，满足可穿戴设备使用。一种适用于可穿戴设备的室内导航算法，具体方案如下：以下步骤：

一种适用于可穿戴设备的室内导航算法，其特征在于以下步骤：

步骤1：初始化阶段

在产品初始化阶段，需要导入室内地图并指定初始位置，用户基于提前内置的室内地图集选择当下室内地图，并手动指定目前所在位置；如没有该地图，可通过网络数据库进行下载；

步骤2：基于多传感器的航迹推算

a)预处理陀螺、加计数据

将三轴陀螺信号分别记为NX、NY、NZ，对其进行低通滤波，滤除外界高频噪声，

GX＝B0·NX+B1·NX_1+B2·NX_2+B3·NX_3+B4·NX_4+B5·NX_5+...B6·NX_6+B7·NX_7-(A1·GX_1+A2·GX_2+A3·GX_3+A4·GX_4+...A5·GX_5+A6·GX_6+A7·GX_7)

GY＝B0·NY+B1·NY_1+B2·NY_2+B3·NY_3+B4·NY_4+B5·NY_5+...B6·NY_6+B7·NY_7-(A1·GY_1+A2·GY_2+A3·GY_3+A4·GY_4+...A5·GY_5+A6·GY_6+A7·GY_7)

GZ＝B0·NZ+B1·NZ_1+B2·NZ_2+B3·NZ_3+B4·NZ_4+B5·NZ_5+...B6·NZ_6+B7·NZ_7-(A1·GZ_1+A2·GZ_2+A3·GZ_3+A4·GZ_4+...A5·GZ_5+A6·GZ_6+A7·GZ_7)

其中，每个采样时刻采集到的数据为NX，滤波后的输出值为GX，

NX_1为上次采样值，NX_2为上上次采样值，其它类同；

GX_1为上次滤波值，GX_2为上上次滤波值，其它类同；