[发明专利]一种基于隐马尔科夫模型的室内地磁定位方法

摘要

本发明涉及一种基于隐马尔科夫模型的室内地磁定位方法，包括离线阶段和在线阶段，离线阶段包括：根据地图把待定位区域分成网格；使用智能手机内置的磁力计在每个网格中心RP测量地磁场强度数据；构建离线指纹库，离线指纹库由N个指纹构成，每个指纹数据包括指纹位置l_w＝[x_w,y_x]和指纹向量ξ_w＝[μ_w,σ_w]，在线定位包括：根据步长估计与磁力计确定步伐长度D_i和运动方向角度Φ_i，预测行人位置；计算状态转移概率；估计行人步行i步之后的位置。本发明仅通过智能手机即可达到较高的室内定位精度。

主权项

1.一种基于隐马尔科夫模型的室内地磁定位方法，包括离线阶段和在线阶段，离线数据采集阶段包括以下步骤：1)根据地图把待定位区域分成网格，Bw为第w个网格；2)使用智能手机内置的磁力计在每个网格中心RP测量地磁场强度数据；3)构建离线指纹库，离线指纹库由N个指纹构成，每个指纹数据包括指纹位置l_w＝[x_w,y_x]和指纹向量ξ_w＝[μ_w,σ_w]，其中μ_w和σ_w分别为在第w个网格内采集的地磁场数据的平均值和方差，表示所有网格中心RP组成的集合，在线定位阶段包括以下步骤：1)令上一次定位的结果为位置表示人步行i步之后的位置，当检测到人步行一步，根据步长估计与磁力计确定步伐长度D_i和运动方向角度Φ_i，认为D_i与Φ_i相互独立并服从高斯分布，分别计算D_i与Φ_i的概率分布；利用贝叶斯准则，预测行人位置的概率分布求行人位置的概率分布大于p_T的集合其中pT为设置的阈值概率，l为人员当前可能存在的位置；2)计算状态转移概率：设在行人步行i步之后存储的地磁强度值序列为O_i：其中o_i‑k+1为第i‑k+1步时测得的地磁信息；a.计算和的交集为其中l_i,j表示行人在步行i步之后可能存在的位置，可能存在的位置总数为N_P：b.根据运动信息对于每个位置li,j＝(xi,j,yi,j)预测之前的Ns个位置，横坐标为xi,j，纵坐标为yi,j，Ns为序列的长度，li,j,k＝(xi,j,k,yi,j,k)表示通过PDR来预测的li,j之前的第k个位置：c.在离线指纹库的指纹位置lw中寻找距离li,j,k最近的点，并且分别存储该网格中心RP的均值与方差为μi,j,k和σi,j,k；d.对于每一个l_i,j构建两个后向序列：和e.认定地磁场强度观测值符合以真实值为中心的高斯分布，计算在位置li,j,k出现地磁场强度oi‑k+1的概率：f.对于每个可能的位置li,j，计算观测值概率bi,jg.对每一个可能存在的位置li,j计算状态转移概率ai,j；3)将ai,j作为权重估计行人步行i步之后的位置。