[发明专利]一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法

权利要求书

1.一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在室内布设多个蓝牙信标，将室内环境按照等间隔划分方式划分为若干个子区域，每个子区域获取每个区域中心定位参考点的指纹信息，将所有定位参考点的指纹信息存储在指纹数据库中；

S2，获取用户手机终端接收到的多个蓝牙信标的RSSI数据，计算手机终端的蓝牙指纹初步定位结果；

S3，采用粒子滤波算法和PDR定位算法对蓝牙指纹初步定位结果进行修正；

S4，基于矢量表示法构建室内地图，利用室内地图矫正粒子穿墙和轨迹穿墙的现象，对步骤S3中修正后的定位结果进行二次修正。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，步骤S1中，所述定位参考点的指纹信息包括：定位参考点的坐标信息、定位参考点所属的区域分类信息和RSS向量。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，步骤S1中，以子区域为单位使用随机森林算法进行分类。

4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，步骤S2中，使用随机森林算法预测用户手机终端所属的区域后，通过改进的KNN算法在该区域计算出初步定位结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，所述改进的KNN算法流程为：

S21，根据平方欧式距离平均值选取k个最小特征值所对应的位置点：

式中，j=1,2,3,…,m；和分别为指纹数据库中第i个和第j个定位参考点的RSS向量；为在线采集的RSS向量与指纹数据库中第j个定位参考点的RSS向量之间的平方欧式距离的平均值；为在线采集到的蓝牙信标的数量，该数量与指纹数据库中第j个定位参考点所包含的蓝牙信标的数量相同；

S22，将作为权值分配给k个最近邻，计算出用户手机终端最终的定位位置：

式中，为用户手机终端的最终位置；为k个最近邻中第j个邻点的位置。

6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：

S31，粒子初始化，通过蓝牙定位确定目标的初始位置，目标的初始位置记为，再由高斯分布初始化包含目标位置及粒子权值的粒子群：

式中，N为粒子数；为满足高斯分布的初始时刻的位置；为各个粒子的初始化权值；

S32，预测采样，利用PDR定位算法的输出作为状态转移量度对粒子群位置进行更新：

式中，为第i个粒子t时刻的位置；为第i个粒子t时刻的步长；为第i个粒子t时刻的航向角；为零均值高斯噪声；

S33，权值更新，将蓝牙定位结果作为观测量；若粒子与检测到蓝牙信号强度的信标的距离在阈值范围0.8米内，则将粒子权值设为1，否则将粒子权值设为0；若检测到粒子穿墙，则将该粒子权值设为0；

S34，重采样，将权值为1的粒子取代权值为0的粒子；

S35，计算结果，根据粒子的位置和权值，计算出当前目标位置估计值：

式中，为目标位置在t时刻的估计值；

S36，重复步骤S32～S35，计算目标位置在下一时刻的估计值。

7.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙、PDR和地图匹配融合的室内人员定位方法，其特征在于，步骤S4中，根据室内地图判断粒子和轨迹是否穿墙，若粒子穿墙，则将粒子的权值设为0；若经过滤波融合后估计的轨迹穿墙，则将穿墙点重新定位到墙上对应门口的位置。