[发明专利]一种基于行为的室内定位和地标语义标识的方法

说明书

本发明公开了一种基于行为的室内定位和地标语义标识的方法，基于室内人员的动作模式；利用智能手机内置惯性传感器对设计好的动作模式进行数据采集，对这些数据进行预处理和特征提取并运用支持向量机来识别动作序列，并通过模糊模式识别算法将动作序列识别为行为模式；根据WIFI信号确定初始定位点和航位推算法确定大致行走轨迹；分别对行为模式和位置进行分析；通过不断地对地标进行更新，实现更加精确的室内定位，并通过地标的属性对其进行语义标识。室内行人在进行定位时则根据其行为模式与地标集合来修正航位推算所产生的漂移误差。该方法能够利用地标校正定位误差，有效应对环境因素的干扰和传感器自身的噪声，显著提高室内定位的精度。

技术领域

本发明涉及基于惯性传感器的室内行人定位和地标语义标识领域，提出一种基于行为的室内定位和地标语义标识的方法。

背景技术

基于惯性传感器的室内定位是在室内环境下首先采集RF信号，通过聚类算法将采集到的RF信号和对应指纹库进行聚类获取行人的初始位置；然后通过采集和处理加速度传感器、陀螺仪以及地磁传感器的数据来计算行人行走时的位移和航向角，结合航位推算原理，在已知上一个位置的基础上，根据行走时间段内的位移和航向角来推算出行人当前的位置。

在航向推算算法中，采集的加速度传感器数据可以通过步态识别的方法计算行人行走的步数，进而计算其位移，采集的陀螺仪和地磁传感器数据可以获取行人的航向角，其中陀螺仪数据提供短期精确的相对角变换，地磁传感器数据提供长期固定的角度变换。但是由于地磁信号非常容易受到金属物体的干扰，并且传感器自身噪声和行人身体晃动容易引起累计漂移误差，所以基于惯性传感器的室内定位在这种环境下定位精度较差。

研究人员提出过很多基于惯性传感器的室内定位和地标标识方法。对于室内定位方法中，有的只是对传感器数据进行滤波等处理，虽然一定程度上减小了漂移误差，但是没有从根本上提高定位的精度；有的方法通过蓝牙等射频信号来校正定位误差，虽然略微提高了定位精度，但是射频信号定位需要繁琐的校准工作；有的方法通过结合传感器数据和WIFI信号来识别特定地标，利用地标来校正传感器漂移的累积误差，虽然大幅度提高了定位精度，但是只适用于配置电梯、自动扶梯等服务的大型场所，不适合中小型的公寓类型室内环境。

发明内容

本发明的主要目的在于提出并实现一种利用传感器识别室内行人的行为模式，从而实现高精度的室内定位和地标语义标识的方法。该方法能够利用惯性传感器准确的识别室内行人的行为模式，进而探测室内地标的位置以及实现在此基础上的室内定位；该方法能够利用地标校正定位误差，有效应对环境因素的干扰和传感器自身的噪声，显著提高室内定位的精度；该方法能够迭代更新地标的位置，不断提高室内定位的精度；该方法能够利用室内行人的动作序列、地标之间相对位置关系等一系列属性对室内地标进行具有语义的标识，室内行人能够更加方便的使用室内定位服务。

一种基于行为的室内定位和地标语义标识的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，加速度传感器、陀螺仪、方向传感器以固定频率100Hz采集数据，以及以1Hz的频率采集WIFI信号；

步骤2，通过支持向量机学习传感器数据来识别室内行人的元动作序列，进而通过基于可能性的模糊模式识别方法识别室内人员的行为模式；

步骤3，利用WIFI粗定位和航位推算原理计算室内行人的位置，这个过程不断地执行就可以不断地获得室内行人的位置信息；

步骤4，根据所识别的行为模式和室内行人的粗定位对室内地标进行位置探测；

步骤5，根据发生在地标的元动作序列属性、室内地标相对位置关系以及地标的覆盖范围对地标进行自动语义标识；

步骤6，重复步骤1-5，不断对室内地标进行探测和语义标识，逐渐完善对室内环境的扫描，直至无法探测到新的室内地标；