[发明专利]一种基于智能手机室内外一体化定位和导航的方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内外地图定位和导航技术领域，具体涉及一种基于智能手机室内外一体化定位和导航的方法。

背景技术

在整个现代人类的生活中，定位技术的应用已从原先单一的定位功能已逐步延伸到消费、娱乐、社交等众多应用领域。在业界内广泛使用的GPS系统能够较好地解决室外定位问题，然而在室内以及其他遮蔽环境下，GPS信号的强度和质量急剧下降，无法解决室内复杂环境下的可靠定位问题，需要寻求其他的定位技术以适应室内定位的需求。室内环境非常复杂，信号传播往往会受到天花板、墙壁、隔板等障碍物的阻挡，信号发生反射、折射、衍射、散射现象，出现多径传播影响和非视距效应，使得室内定位极具挑战。现有的室内定位技术包括红外(IR)、超声波、射频识别(RFID)、无线局域网(WLAN)、蓝牙(Blue Tooth)、超宽带(Ultra Wideband)等。这些室内定位技术完全依赖于定位场景中的信号特征，而这些信号容易受到环境的干扰，并且需要通过数学估计模型对位置进行估算，导致位置估计结果精度和误差较大。现有的定位技术各具有优缺点，目前仍然没有一种有效的定位方法能够满足室内LBS定位的准确度要求的同时实现室内外定位一体化和及时更新地图信息。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所解决的问题是如何满足室内LBS定位的准确度要求的同时实现室内外定位一体化和及时更新地图信息问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种基于智能手机室内外一体化定位和导航的方法，包括如下步骤：

步骤1：定位信息获取及定位信息预处理，利用智能手机内置功能提取信息，再通过算法进行预处理得到定位特征信息；

步骤2：设置GPS阈值系数与判断所处位置是室内或是室外；

步骤3：如若是室外，采取高德API形式进行室外精准定位，若是室内，则利用手机传感器基于自己开发的室内融合技术方法，再随意提取自己手机内存地图，进行室内精准定位，从而达到室内外精准定位和导航一体化。

步骤1中，所述定位信息获取包括了加速度，角度，地磁信息，WiFi信号强度，ibeacon基站蓝牙信号强度，和GPS信号强度。

步骤1中，所述定位信息预处理是提取采集定位信号的特征值，转化成定位特征数据。

步骤1中，所述定位特征信息数据包括：

(1)室外数据即GPS数据，令用户真实位置坐标为(X，Y，Z)对应最佳卫星坐标为(X_i，Y_i，Z_i)，i＝1，2，3，4，手机用户钟差为Δt_j，c为光速，伪距表示为ρ_i；

(2)室外数据：

加速度数据，v₀，v_m分别表示t₀，t_m时刻手机线速度，a表示手机一个方向的加速度，为t₀到t_m的平均速度，Δs手机的相对位移；

地磁数据，不同经纬度和高度下地球表面地磁场强度不同，从而构成了不同经纬度和高度下的一种矢量特征，通过手机内置陀螺仪可以得到主地磁场M_z、地壳地磁场M_d和干扰地磁场M_g；

WiFi数据和蓝牙接收数据，当使用指纹识别方法进行室内目标定位时，需要部署少量位置固定的AP节点，接收节点使用接收到的多个AP信号强度构建RSS向量；假设接收节点观测到的RSS向量表示为s＝(s₁，s₂，…s_i，…，s_p)，其中s_i，为第i信标节点发射、接收节点接收到的RSS值，p为信标节点总数。

步骤2中，所述设置GPS阈值系数是根据GPS信号强度计算权重，再进行设置阈值系数，具体做法如下，

根据以上采集得到的GPS数据得到伪距：

其中，(X₀，Y₀，Z₀)为用户近似位置坐标，

令

则得到精度系数矩阵为：

则GPS定位精度系数为：

步骤2中，所述判断所处位置是室内或是室外是通过室内、室外GPS信号强度的测试数据计算权重值，再设计系数GPS信号表，依据GPS信号的强弱和GPS信号系数表来判断。