[发明专利]一种基于多传感器融合技术的室内行人航位推算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种行人航位推算方法，具体涉及Wi-Fi指纹定位和传感器融合的PDR定位方法。

背景技术

随着移动互联网技术的快速发展，基于位置的服务需求与应用越来越广泛的应用于生活当中。以智能终端为平台，基于多传感器融合的室内行人导航是一个研究热点。该系统的基本原理是采用行人航迹推算方法，根据惯性传感器，如加速度计、陀螺仪等测量的数据，主要涉及检步，检测步长，估计航向角等技术。由于单纯的PDR航迹推算存在累计误差，所以导致定位结果不准确。

发明内容

本发明为解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于多传感器融合技术的室内行人航位推算方法，以期能消除PDR定位的累计误差，提高定位精度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明一种基于多传感器融合技术的室内行人航位推算方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1：建立定位区域的Wi-Fi指纹库：

以室内区域的外接矩形作为所述定位区域，以所述外接矩形的任意顶点为原点o，与原点相邻两条边分别为x轴和y轴，建立直角坐标系oxy；

将所述定位区域均匀划分为d个网格，以每个网格的中心点作为参考点，从而形成参考点集合，记为RP＝{RP₁,RP₂,…,RP_i,…,RP_d}，RP_i表示第i个网格内的参考点；i＝1,2,…,d；

在所述定位区域内设置n个路由器，记为AP＝{AP₁,AP₂,…,AP_j,…,AP_n}，AP_j表示第j个路由器；j＝1,2,…,n；

所述第i个参考点RP_i在一段时间内按照采样速率v连续采集第j个路由器AP_j发送的K个Wi-Fi信号强度值，从而构成第i个参考点RP_i采集第i个信号强度时间序列表示第i个参考点RP_i接收第j个路由器AP_j发送的第k个Wi-Fi信号强度值，进而得到第i个参考点RP_i采集n个路由器的信号强度时间序列集合RSS_i＝{RSS_i1,RSS_i2,…,RSS_ij,…RSS_in}；k＝1,2,…,K；

将信号强度时间序列中的所有元素求取均值作为第i个参考点RP_i处第j个路由器AP_j的信号强度值从而得到第i个参考点RP_i处n个路由器的信号强度值集合进而得到d个参考点处的信号强度值集合并构成Wi-Fi指纹库；

步骤2：根据加速度传感器进行步长检测和步长估计；

在所述定位区域内，利用行人携带的智能设备中所包含的加速度传感器获取行人行走的加速度波形，再采用峰值-谷值-零值-时间间隔的方法对所述加速度波形进行步长检测，从而利用式(1)得到第k步的步长L_k：

式(1)中，表示第k步的平均加速度值，并由式(2)获得：

式(2)中，表示第k步采集的第α次的加速度，N表示每一步所采集到的加速度总数，α＝1,2,…,N；

步骤3：通过行人航位推算PDR方法得到PDR位置估计值：

步骤3.1、利用行人携带的智能设备中所包含的陀螺仪获得第k步的俯仰角Pitch_k、滚动角Roll_k和方位角Azimuth_k，从而利用式(3)得到第k步的航向角h_k：

h_k＝c₁·Pitch_k+c₂·Roll_k+c₃·Azimuth_k (3)

式(3)中，c₁,c₂,c₃为对应的加权系数；

步骤3.2、利用所述Wi-Fi指纹库对行人进行KNN定位，并将定位结果记录为起始位置点(x₀,y₀)；