[发明专利]一种基于轨迹纠正和指纹改进的室内定位地图构建方法

权利要求书

1.一种基于轨迹纠正和指纹改进的室内定位地图构建方法，其特征在于，包括：

(1)将目标区域划分为若干个互不重叠的栅格，其中，各栅格之间的面积大小的差值在预设范围内；

(2)通过获取行人轨迹中的Wi-Fi信息和惯性传感器信息，得到初始行人航位推算PDR轨迹，其中，初始PDR轨迹中的每一个步点上携带Wi-Fi的接收信号强度RSS信息；

(3)将一条初始PDR轨迹中所有步点的RSS信息以初始适配度放入相应的栅格支撑集结构中，并计算出栅格指纹以及相应的适配度，得到初始室内定位无线电地图；具体包括：

(3.1)对于选取的目标初始PDR轨迹上的任意一个步点，结合其对应的位置坐标，找到与该步点位置坐标在物理空间上最近的目标栅格，则该步点所对应的RSS信息对应的待放置栅格为目标栅格以及围绕着目标栅格的相邻栅格，进而将目标初始PDR轨迹上的每一个步点的RSS信息放置到对应的栅格中；

(3.2)由得到各栅格对应的支撑集，其中，M'表示支撑集中总共所包含的AP个数，N'表示支撑集中放入的RSS信息的个数，s_ij表示第j个RSS数据中接收到第i个无线信号接入点AP_i的信号强度值，nan表示第j个RSS数据中没有接收到第i个无线信号接入点的信号，α_j表示第j个RSS数据放入当前栅格支撑集的置信水平；

(3.3)对每一个支撑集不为空的栅格求栅格指纹由所有支撑集非空栅格的栅格指纹形成初始室内定位无线电地图，其中，r_i为该栅格所包含的所有AP中任意AP_i对应的指纹RSS大小，β_i为拟合度，其表示AP_i在该栅格所包含的所有AP中，进行指纹对比时的重要程度；

对于AP_i支撑集中的每一个数据(s_ij,α_j),j∈1,2,...,Q_i，Q_i为AP_i支撑集中数据的个数，以s_ij为均值，c·(1-α_j)为带宽生成核密度其中，c为常数；

对Q_i个核密度取加权平均得到AP_i的密度寻找fⁱ中概率密度最大的点则

由得到拟合度，进而得到AP_i对应的指纹结构(r_i,β_i)；

(4)基于初始室内定位无线电地图和下一条初始PDR轨迹中步点的RSS信息对下一条初始PDR轨迹的每个步点进行指纹定位，融合下一条初始PDR轨迹中步点的指纹定位位置与下一条初始PDR轨迹中对应步点的位置坐标，得到纠正后的步点位置，完成下一条初始PDR轨迹的纠正；具体包括：

(4.1)对于不为目标初始PDR轨迹的任意一条待纠正初始PDR轨迹，在待纠正初始PDR轨迹的初始位置的预设范围内以均匀分布生成K个粒子；

(4.2)对于待纠正初始PDR轨迹中的任意一个步点，采样得到K个粒子，并由待纠正初始PDR轨迹的步长序列和角度序列得到各步点的每一个采样粒子坐标；

(4.3)根据前一步点的最终位置，以预设距离阈值限定当前步点指纹定位结果的候选栅格，计算当前步点RSS指纹与候选栅格中每一个栅格的指纹的信号空间距离，取信号空间距离最小的栅格中心坐标作为当前步点的指纹定位结果；

(4.4)若前一步点的最终位置到当前步点指纹定位位置的第一角度与当前步点的角度之差的绝对值在预设最小角度值与预设最大角度值之间，且前一步点的最终位置到当前步点指纹定位位置之间的第一距离在预设最小距离值与预设最大距离值之间，则该指纹定位结果为合理结果，执行步骤(4.5)；否则，计算K个采样粒子的几何中心，并将该几何中心作为当前步点的最终纠正位置，结束当前步点的纠正过程，并执行步骤(4.2)进行下一个步点的纠正；

(4.5)计算每一个粒子与指纹定位结果的物理空间距离，确定粒子的权重；

(4.6)在粒子总数K保持不变的前提下，根据粒子的权重大小，随机地复制与舍弃粒子，从而得到新的K个粒子；

(4.7)判断新生成的K个粒子的几何中心是否可直接用作当前步点的最终纠正位置，计算上一步点最终位置到新生成的K个粒子的几何中心的第二距离和第二角度，若第二距离与当前步点的步长之间差值的绝对值小于等于预设阈值，则将当前步点纠正后的最终位置作为新生成粒子的中心；否则，由上一步点的最终位置、当前步点的步长以及第二角度得到最终纠正位置，进而在各步点纠正完成后，得到一个新的轨迹步点位置序列，完成待纠正初始PDR轨迹的纠正；

(5)将纠正后的下一条初始PDR轨迹中所有步点的RSS信息以相应的适配度放入到对应的栅格支撑集中，充实和增加支撑集数据，重新计算栅格指纹和拟合度，完成初始室内定位无线电地图的改进与修正。