[发明专利]一种融合单锚点测距和行人航迹推算的室内定位方法

说明书

本发明公开一种融合单锚点测距和行人航迹推算的室内定位方法，S1、设置一锚点；S2、测量行人起始点与锚点距离，初始化行人起始点位置坐标；S3、利用PDR算法估计行人每一步的步长、航向均值；S4、检测行人是否有转向动作，若检测到转向动作，执行步骤S5，否则继续执行步骤S3；S5、测量转向点与锚点的距离，并由PDR算法根据上一转向点坐标得到第i个转向点的坐标；S6、若i2，返回步骤S3；若i＝2，执行步骤S7；若i2，执行步骤S8；S7、根据最小二乘算法计算行人起始点坐标，利用PDR算法推算接下来两个转向点的坐标，并返回步骤S3；S8、根据梯度下降算法优化行人在第i个转向点的坐标。本发明用一个锚节点结合PDR与测距定位方法，实现精确定位。

技术领域

本发明属于行人定位技术领域，具体涉及一种融合单锚点测距和行人航迹推算的室内定位方法。

背景技术

在当前的物联网世界中，室内定位是一个重要的研究领域，已经引起了极大的关注，并且近年来发展迅速。导航和常见的日常服务(如餐厅搜索和营销)是典型的基于位置的应用服务，它们依赖于可以低成本的获取用户的实时位置。因此，兼顾准确性和低成本的室内定位技术成为首选。

目前，基于测距的定位和行人航迹推算(PDR)是两种比较流行的室内定位技术。基于测距的室内定位技术，该技术以智能设备与信标锚点的能够测距为基础，然后采用三边或多边定位算法来获得目标位置。具体来说，根据不同的通信技术获取设备与锚点之间的距离，如信号场强测距、达到时间差测距、到达角测量等，然后根据锚点的已知坐标和到锚点的距离建立几何位置约束方程，最后计算出智能设备的位置。PDR技术提供了一种不同于测距的室内定位技术方案。PDR技术主要包含步态分析、航向估计以及位置推算三步。步态分析对加速度数据按步分组，估算用户每步步长；航向估计通过分析陀螺仪与磁力计数据计算航向角；最后结合行人上一步坐标推算出当前坐标。

然而，上述提到的两种方法在实践中或多或少的都存在一定的局限性。比如，传统基于测距定位受限于锚点的布置，一旦锚点分布稀疏，有效锚点的数量无法达到要求的最低个数(通常要求至少3个)，传统基于测距定位将会失效。PDR虽然不需要预先布置任何基础设备，但是它属于相对定位，存在无法定位目标的初始位置和定位误差累积问题。因此，在稀疏锚点下，如何进行目标的定位仍然是一个挑战的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种融合单锚点测距和行人航迹推算的室内定位方法，既解决传统基于测距定位方法需要3个以上锚点的问题，又解决了传统PDR无法给出初始位置、定位误差累积等问题，从而实现高精度的室内目标定位。本发明可以应用于内置加速度计、航向仪的智能终端设备中，如智能手机、掌上电脑、个人数字设备和智能佩戴设备等，具有技术原理简单，易于推广使用的优点。

本发明采用以下技术方案：一种融合单锚点测距和行人航迹推算的室内定位方法，包括步骤：

S1、设置一锚点，并获取该锚点位置坐标为(x_a,y_a)；

S2、测量行人起始点与锚点的测距距离d₀，并用未知的坐标(x₀,y₀)初始化行人起始点位置；

S3、在行人行走过程中，利用PDR算法估计行人每一步的步长以及航向均值；

S4、检测行人每走一步时是否有转向动作，若检测到转向动作，执行步骤S5，否则继续执行步骤S3；

S5、在转向点进行测距，得到转向点与锚点的测距距离d_i，i代表转向点的序号，并由PDR算法根据上一转向点坐标(x_i-1,y_i-1)计算得到的第i个转向点的坐标为(x_i,y_i)；

S6、如果i2，则返回步骤S3；如果i＝2，则执行步骤S7；如果i2，则执行步骤S8；