[发明专利]一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位终端

权利要求书

1.一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位终端，其特征在于，包括：地磁采集与预处理单元、视觉里程计单元、融合定位模块(9)和无线传输模块(10)；所述地磁采集与预处理单元完成对地磁数据的采集和预处理，输出当前位置的地磁场信息和应用场景内的地磁图信息；所述视觉里程计单元根据采集的视觉图像进行里程信息计算，所述视觉里程计单元包括视觉里程计模块(8)；所述融合定位模块(9)根据所述地磁采集与预处理单元输出的当前位置的地磁场信息、应用场景内的地磁图信息和所述视觉里程计单元输出的里程信息进行地磁加视觉里程计融合定位；所述无线传输模块(10)将定位结果通过无线方式发送到用户应用层；

所述融合定位模块(9)包括首匹配模块(91)和连续匹配定位模块(92)；

所述首匹配模块(91)在定位终端重新启动后，进行首匹配，所述首匹配根据视觉里程计模块(8)输出的里程信息、所述地磁采集与预处理单元输出的当前位置的地磁场信息，确定首匹配的位置地磁场信息，将所述位置地磁场信息与事先存储的地磁图信息进行匹配，在全局范围内搜索定位终端可能的位置；

所述连续匹配定位模块(92)用于首匹配后的连续定位；

所述首匹配模块(91)在全局范围内的搜索定位过程包括：

顺序测量三段长度均为L的磁场序列，所述L长度为3到10米，在区域内进行全局搜索，通过匹配相关算法，找到和实时磁场测量序列最相似的基准磁场序列所在的位置，记为PM1，PM2，PM3；此时视觉里程计标记的位置是PA1，PA2，PA3；

进行匹配相关计算，所述匹配相关计算包括标量匹配和矢量匹配两种模式，在标量匹配模式下，只对比总场强度的相似性；在矢量匹配模式下，对比三个分量的相似性，总的相关值为三个分量相关值的和；

进行首匹配判决，采用判决公式对PM1，PM2，PM3三个位置进行一致性判决，判决条件为|Dis1-Dis2|≤m&|Dis2-Dis3|≤m&|Dis3-Dis1|≤m，所述m是距离的判决门限，如果满足判决条件，采用绝对平均差匹配方法或积相关匹配方法进行匹配，在采用绝对平均差匹配方法进行匹配时，选择相似度值的最小值所对应的位置为最终的匹配位置，采用积相关匹配方法进行匹配时，选择相似度值的最大值所对应的位置为最终的匹配位置，如果不满足判决条件，则继续测量，直到满足判决条件为止。

2.根据权利要求1所述的室内定位终端，其特征在于，所述地磁采集与预处理单元包括地磁图存储器模块(1)、地磁传感器原始参数存储模块(2)、磁场传感器(3)、磁场数据采集模块(4)；

所述地磁图存储器模块(1)存储事先测量得到的应用场景内的包括地磁场信息在内的地磁图信息，用于与实测当前位置的地磁场信息进行匹配定位；

所述磁场传感器(3)用于感应外界磁场，得到当前位置的地磁场信息；

所述地磁传感器原始参数存储模块(2)存储所述磁场传感器(3)的原始参数；

所述磁场数据采集模块(4)采用24位的AD采集电路对采集到的地磁场信息进行数字化。

3.根据权利要求1所述的室内定位终端，其特征在于，所述地磁采集与预处理单元还包括磁场数据校正模块(5)和干扰磁场识别分离模块(6)；

所述磁场数据校正模块(5)对数字化的地磁场信息进行校正；

所述干扰磁场识别分离模块(6)对校正后的地磁场信息进行干扰磁场识别和分离，所述识别和分离的干扰信号包括高频信号以及设备开关产生的台阶信号。

4.根据权利要求3所述的室内定位终端，其特征在于，

所述干扰磁场识别分离模块(6)包括中值滤波模块(61)、一阶差分模块(62)、异常识别及处理模块(63)和信号积分还原模块(64)；

所述中值滤波模块(61)对所述校正后的地磁场信息进行中值滤波；

所述一阶差分模块(62)通过差分运算将台阶信号放大；

所述异常识别及处理模块(63)通过设置相关的阈值对地磁数据进行检测，当磁场数据高于该阈值时，认为是台阶信号，并将其去除；

所述信号积分还原模块(64)将所述异常识别及处理模块(63)输出的地磁数据用测量数据一阶差分的均值代替，并进行积分还原，得到干扰分离后的地磁数据。