1.一種采用眾包方式的基于手機傳感器的室內(nèi)平面圖構(gòu)建方法,包括以下步驟:
A.由于采用眾包方式進行室內(nèi)平面圖構(gòu)建,因此需要大量用戶參與,參與用戶隨身攜帶智能手機,智能手機集成加速度計、磁力計、氣壓計、衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收器以及WiFi適配器,智能手機及各傳感器處于開啟狀態(tài),并后臺運行數(shù)據(jù)采集處理軟件,
B.采用眾包方式進行數(shù)據(jù)采集并產(chǎn)生大量用戶行走軌跡,本步驟在用戶智能手機端執(zhí)行,需要大量用戶參與,每個用戶智能手機端執(zhí)行以下步驟:
B1.智能手機中的衛(wèi)星導航系統(tǒng)接收器實時監(jiān)測衛(wèi)星信號,當從接收到衛(wèi)星信號變?yōu)榻邮詹坏叫l(wèi)星信號時,該位置作為建筑入口和軌跡起始點,進入B2步驟;
B2.實時采集智能手機中各傳感器數(shù)據(jù):通過加速度計采集加速度數(shù)據(jù);通過磁力計采集磁場強度數(shù)據(jù);通過氣壓計采集氣壓數(shù)據(jù);對采集到的數(shù)據(jù)進行平滑降噪處理;
B3.根據(jù)加速度數(shù)據(jù),判斷用戶是否處于行走狀態(tài),如果是,則執(zhí)行B4步驟;
B4.根據(jù)加速度數(shù)據(jù)識別出行走中的每一步并估算步長;根據(jù)磁場強度數(shù)據(jù)結(jié)合加速度數(shù)據(jù)計算行走方向;根據(jù)前一步位置,結(jié)合當前步長和行走方向得到新的位置;采集當前位置的WiFi AP列表及信號強度;把每一步位置當成一個軌跡點,連接所有軌跡點構(gòu)成行人該段時間的行走軌跡;
B5.根據(jù)氣壓數(shù)據(jù)計算得到海拔高度數(shù)據(jù),根據(jù)海拔高度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)進行行人活動識別,確定用戶是否通過樓梯、直梯或者扶梯進行上樓或下樓;如果是,則將該位置標記在行走軌跡中,并作為新的樓層和新的軌跡起始點;
B6.判斷行走軌跡中的每個軌跡點是否為轉(zhuǎn)向點(左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后轉(zhuǎn)),如果是轉(zhuǎn)向點,則在該點對行走軌跡進行分割,得到一系列軌跡線段;
B7.將所有行走軌跡數(shù)據(jù)發(fā)送到中央服務器進行處理;
C.行走軌跡聚類及平面圖自動構(gòu)建。本步驟在中央服務器執(zhí)行,包括以下步驟:
C1.接收來自大量用戶智能手機的大量行走軌跡線段;
C2.根據(jù)每個轉(zhuǎn)向點位置前后的WiFi信號變化,確定該轉(zhuǎn)向點是否為房間門口;連續(xù)兩個房間門口之間的軌跡線段屬于房間類型軌跡線段,其它的則屬于走廊類型的軌跡線段;
C3.使用聚類算法對房間類型的軌跡線段和走廊類型的軌跡線段分別進行聚類,一個類為一個區(qū)域;
C4.如果區(qū)域為房間類型,則提取其中的軌跡線段包含的所有軌跡點,利用α-shape方法確定房間形狀和大小;
C5.如果區(qū)域為走廊類型,則利用主成分分析法確定數(shù)據(jù)變化的主方向和次方向,從而確定走廊的長和寬;
C6.根據(jù)確定的房間和走廊的位置、形狀和大小繪制室內(nèi)各層平面圖,同時將確定的直梯、扶梯和樓梯的位置在圖中進行標記。
2.按權(quán)利要求1所述采用眾包方式的基于手機傳感器的室內(nèi)平面圖構(gòu)建方法,其特征在于步驟B5中所述,根據(jù)海拔高度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)進行行人活動識別,確定用戶是否通過樓梯、直梯或者扶梯進行上樓或下樓,采用兩級識別算法:一級識別根據(jù)海拔高度數(shù)據(jù)的變化斜率識別出平走、直梯上樓、直梯下樓、樓梯扶梯上樓、樓梯扶梯下樓;二級識別在一級識別的基礎上根據(jù)三軸加速度量級識別出扶梯上樓、樓梯上樓、扶梯下樓、樓梯下樓。
3.按權(quán)利要求1所述采用眾包方式的基于手機傳感器的室內(nèi)平面圖構(gòu)建方法,其特征在于步驟C2中所述,根據(jù)每個轉(zhuǎn)向點位置前后的WiFi信號變化,確定該轉(zhuǎn)向點是否為房間門口,采用兩級識別算法:一級識別中,檢測每個轉(zhuǎn)向點位置前后的WiFi信號變化,計算信號指紋之間的曼哈頓距離作為變化值,如果變化值超過閾值,則認為當前轉(zhuǎn)向點可能處于房間門口;二級識別中,對一級識別得到的所有可能的房間門口位置點利用基于密度的聚類算法進行聚類,將每個聚類中心半徑R(R為經(jīng)驗值)范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)向點標記為門口位置點。
4.按權(quán)利要求1所述采用眾包方式的基于手機傳感器的室內(nèi)平面圖構(gòu)建方法,其特征在于步驟C2中所述,確定了門口位置后,確定軌跡線段為房間類型還是走廊類型:連續(xù)兩個房間門口之間的軌跡線段屬于房間類型軌跡線段;如果最終檢測到的房間門口數(shù)量為偶數(shù),則其余軌跡線段為走廊類型;如果檢測到的房間門口數(shù)量為奇數(shù),則從最后一個房間門口位置開始到軌跡結(jié)束的軌跡線段也屬于房間類型,其余軌跡線段為走廊類型。
5.按權(quán)利要求1所述采用眾包方式的基于手機傳感器的室內(nèi)平面圖構(gòu)建方法,其特征在于步驟C5中所述,如果區(qū)域為走廊類型,則利用主成分分析法確定數(shù)據(jù)變化的主方向和次方向,從而確定走廊的長和寬。