[发明专利]一种基于多模态融合的室内自主定位方法和装置

摘要

本发明公开了一种基于多模态融合的室内自主定位方法，所述的方法包括如下步骤：（1）用户航迹推断；（2）用户航迹校准。本发明还公开了一种基于多模态融合的室内自主定位装置。本发明所公开的基于多模态融合的室内自主定位方法和装置，基于地磁轨迹匹配以及室内特征点，对航迹推断结果进行校准，消除了累积误差，有效提高室内自主定位精度。从而达到在不依赖于外部环境部署、不需要前期训练工作的情况下，或者说紧急情况下，即可实现用户的精确定位和导航。

主权项

1.一种基于多模态融合的室内自主定位方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：(1)用户航迹推断(11)用户初始位置设置：以传统户外地图为基础进行用户位置展示，结合GPS自动初始化用户位置和方向；(12)基于可穿戴惯性传感器的位置估计：通过加速度计检测脚着地瞬间来校准用户行进速度、水平加速度二重积分结合零速检测算出用户每一步的步长、通过陀螺仪可计算每一步的方向改变量、结合每一步的步长和方向可获得用户每一步的位置坐标，通过无线网络将用户的位置坐标传给手机或其他处理平台做进一步处理之后在地图上显示用户的位置信息；(13)基于拐弯检测的方向估计：使用用户两次拐弯之间所有步伐方向估计的均值作为用户在两次拐弯之间的步行方向估计；(14)基于方向滑动平均的拐弯检测：航迹推断系统启动之后，用户每走一步执行一次方向滑动平均，如果当前观测方向与滑动平均方向的改变量小于某个预先设定的阈值，则认为用户当前方向与之前步子在同一条直线上行走，把当前方向加入方向滑动队列并更新方向均值；另一方面，如果当前观测方向与滑动平均方向的改变量大于某个预先设定的阈值，则认为用户拐弯了，此时，清空方向队列，把当前方向加入方向队列并把当前方向作为新的方向均值；(15)基于气压的楼层判别：根据大气压强与海拔高度的关系，其中P为大气压强观测值，h为海拔高度，计算用户当前位置的海拔高度，实现用户所在楼层判定；(2)用户航迹校准(21)基于室内楼梯等室内特征点的校准：利用气压传感器收集数据统计气压变化特点，利用加速度传感器收集数据统计加速度变化特点，利用加速度和气压变化提取室内楼梯等特征点；室内特征点检测模块第一次检测到室内特征点的时候，赋予室内特征点当前航迹推断的位置坐标，当室内特征点检测模块后续再次检测到室内特征点，用户的位置立即被校准到室内特征点的位置；(22)基于室内外场景检测的地磁校准触发机制：通过定位卫星数量区分室内外场景，如果一段时间内的可见卫星数量的均值小于某个阈值认为用户在室内，开始收集室内地磁数据，当地磁数据量达到某个阈值时，触发地磁轨迹校准算法；如果一段时间内的可见卫星数量的均值大于某个阈值认为用户在室外，停止收集地磁数据不触发地磁轨迹校准算法；(23)基于地磁信号的轨迹校准：利用地磁传感器收集数据，统计地磁变化特点，利用不同路径地磁信息的差异性校准用户航迹。