[发明专利]一种室内导航方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种室内导航方法、装置及系统，方法步骤包括：确定室内导航装置的姿态角、初始航偏角、初始状态信息；通过拍摄模块对设置于天花板上的图标进行实时搜索、检测、拍摄、解码并获取图标信息；根据图标信息计算室内导航装置的实时位置信息。本发明采用惯性导航技术进行全局定位，根据加速度计、陀螺仪和磁力计的数据进行状态估计，并采用设置于天花板上的多个图标来及时修正消除惯性导航的累积误差，大大提高室内导航的精度，提供精确的室内定位导航。

技术领域

本发明涉及室内导航定位技术领域，尤其涉及一种室内导航方法、装置及系统。

背景技术

随着科技的发展，人们对于室内导航的需求越来越大，比如在大型商场、展会、停车场、医院、飞机场等需要导航定位的复杂室内场景，人们的位置信息非常重要。

室内定位的核心是系统的全局定位，其通过感知空间特征量的属性，利用相应算法计算载体的物理位置或逻辑位置信息。由牛顿经典力学发展而来的惯性导航技术可以不依靠额外部署设施，自动计算出载体平台的瞬时速度、位置信息并为载体提供状态信息，是“无源”室内定位的主流方案；但是其累积误差严重，可能导致定位精度差，不能满足长时间的定位要求，需要利用外部辅助的措施对累积误差进行修正。

目前，已存在的室内定位技术有Bluetooth(蓝牙)定位技术、UW(Ultra Wideband，超宽带技术)、红外定位技术、RFID(射频识别定位技术)、WiFi 定位技术、磁场定位技术以及计算机视觉定位技术等，它们主要采用射频、红外测距、指纹匹配和图像识别等方式来实现室内定位。然而，这些技术由于部署成本较高、精度有限、易受干扰、商业应用困难等原因，未被广泛应用于公共场所。

目前单一传感器的定位方案很难解决全局定位的问题，现有的室内定位方案具有以下缺陷：(1)抗干扰能力弱。基于蓝牙室内定位技术系统的稳定性稍差，容易受到噪声干扰；基于WIFI的室内定位技术只能应用于小范围的室内定位，无法解决全局定位问题，并且容易受到其他信号的干扰，能耗也较高。超声波定位易受多径效应和非视距传播影响；红外线光线不能穿过障碍物，使得红外射线仅能视距传播而且容易室内灯光的干扰。(2)定位设备成本较高。如基于蓝牙室内定位技术，其设备价格比较昂贵，超声波定位同时需要大量的底层硬件设施投资，成本太高；超宽带定位技术及室内GPS定位技术需要大量的相关器，定位成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术抗干扰能力弱、定位设备成本较高的缺陷，提供一种室内导航方法、装置及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：根据本发明的一方面，提供一种室内导航方法，具体包括步骤：

确定室内导航装置的姿态角、初始航偏角、初始状态信息；

通过拍摄模块对设置于天花板上的图标进行实时搜索、检测、拍摄、解码并获取图标信息；该拍摄模块设置在室内导航装置上；

根据图标信息计算室内导航装置的实时位置信息。

优选地，所述通过拍摄模块对设置于天花板上的图标进行实时搜索、检测、拍摄、解码并获取图标信息的步骤具体包括：

实时搜索、检测、拍摄图标的图标图像；

对图标图像进行二值化并确定其图标轮廓；

筛选确定图标轮廓为四边形的作为图标的目标图标；

判断目标图标是否是预存的图标，若是，则记录目标图标的四个顶点的图像坐标；

亚像素提纯候选图标的四个顶点的图像坐标位置；

通过P4P计算图标相对拍摄模块的位姿。具体的，通过P4P计算目标图标相对拍摄模块的位姿的计算公式为：