[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

说明书

本发明涉及一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位终端，包括地磁采集与预处理单元、视觉里程计单元、融合定位模块和无线传输模块。本发明基于视觉里程计和地磁传感对室内环境的测量，结合里程及地磁信息进行融合定位，本发明无需布设基站，无需进行设备维护，定位精度高、稳定可靠、易于维护；避免了惯导定位技术定位精度随时间快速发散的问题，在室内定位领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其是一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位方法。

背景技术

室内定位技术是指一种利用无线移动通信网络，通过对接收到的无线电波的一些参数或其他信息进行测量，根据特定的算法对人、车辆或设备在某一时间所处的地理位置进行精确测定，以便为定位终端用户提供相关的位置信息服务，或进行实时检测和追踪的定位与导航技术。

应用比较多的室内定位技术包括蓝牙、WIFI、射频识别(RFID)、超宽带(UWB)、红外和超声波、Zigbee等。蓝牙定位技术数据传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大且蓝牙器件和设备的价格比较昂贵；WIFI传输距离较短，功耗较高，受噪声信号干扰大；RFID不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善；UWB定位技术功耗较高，同时该系统成本高；红外线只能视线传播，穿透性能极差，布局复杂，成本较高，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响；超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高；Zigbee传输速率低，定位精度对算法要求较高。

目前，90％以上的室内定位技术是基于WiFi和蓝牙等无线基站的方式，这种定位方法，要么覆盖范围小，要么需要复杂的部署、硬件和安装，维护成本非常高。而在使用惯导定位技术进行室内定位时，存在微惯导随时间快速发散的缺点。

在现代化的室内场景中，磁场的主要来源分为地磁场和建筑物钢筋等磁性结构产生的磁场。其中地磁场在小的空间尺度上变化较小，而建筑物结构产生的磁场在较小的空间尺度上特征丰富，且其由建筑物结构产生，在建筑物整体结构不变的情况下，该部分磁场也几乎不变。因此，建筑物结构产生的磁场为位置信息的测量提供了一个天然的坐标系，利用该信息可以实现对移动物体的定位。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位终端，用以解决传统的无线定位技术覆盖范围小，需要在室内部署无线基站，导致安装和维护成本较高的问题，采用视觉里程计避免了惯导定位技术定位精度随时间快速发散的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种融合视觉里程计和磁传感器的室内定位终端，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；所述融合定位模块9根据所述地磁采集与预处理单元输出的地磁信息、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。

进一步地，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数据，用于与实测当前位置的地磁信号进行匹配定位；

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。