一種三維室內(nèi)定位方法
【專利摘要】一種三維室內(nèi)定位方法，屬于室內(nèi)定位【技術領域】。首先建立定位區(qū)域指紋數(shù)據(jù)庫：確定定位區(qū)域的采樣點個數(shù)，建立采樣點位置指紋FP，在定位區(qū)域設置三維坐標系，將所有采樣點的坐標以及指紋保存到指紋數(shù)據(jù)庫中；實時定位階段：獲得未知位置A處的位置指紋，指紋數(shù)據(jù)庫中與A的RSSI序列歐式距離最短的點的坐標作為A點坐標，根據(jù)終端在垂直方向上的速度，確定當前的行走狀態(tài)；若為水平移動，則利用慣性導航單元得到新的平面坐標，高度坐標不更新；若為豎直移動，則根據(jù)當前位置氣壓得到的高度估計以及根據(jù)當前垂直方向加速度得到高度位移，通過卡爾曼濾波后獲得最優(yōu)高度估計，并利用終端中慣導單元得到新的平面坐標，從而得到新的三維位置坐標。
【專利說明】一種三維室內(nèi)定位方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于室內(nèi)定位【技術領域】，尤其涉及利用WiFi信號與慣性傳感器的定位系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務快速增加，人們對于室內(nèi)定位的需求日益增加。城市生活中，實現(xiàn)低成本、高精度的室內(nèi)定位，具有重要的現(xiàn)實意義。如在商場超市，通過獲得消費者個人位置信息和目標商品位置信息，可以進行路線指引，提高用戶的購物體驗；在醫(yī)院通過室內(nèi)導航指引路線，或?qū)︶t(yī)務人員或病人的定位，能夠使病人更快的得到救治。但現(xiàn)有的關于室內(nèi)定位的研究中，并無法實現(xiàn)精度高，低成本且適合大規(guī)模應用的三維室內(nèi)定位系統(tǒng)。
[0003]目前應用較多的GPS衛(wèi)星定位僅在相對地域較空曠、高層建筑不多、云層阻擋不大的地方才能實現(xiàn)精準定位。當GPS的接收機在高樓相當密集的城市或者室內(nèi)運行時，由于信號強度受到建筑物、墻壁、其他物體的影響而大大衰減，導致定位精度受到影響甚至不能夠完成定位過程。
[0004]現(xiàn)如今，WiFi網(wǎng)絡的接入點遍布于大型商廈、學校、大型醫(yī)院、公交站、地鐵站等場所。利用移動終端接收的WiFi信號進行定位，盡管可以實現(xiàn)低成本高效率的定位，然而WiFi信號易受環(huán)境因素影響，產(chǎn)生反射、衍射多徑衰落，所以定位效果并不穩(wěn)定。并且現(xiàn)有的WiFi定位算法并無法提供一個三維的定位方法。
[0005]特別地，現(xiàn)有的移動終端中由陀螺儀、加速度計等組成的慣性導航單元能夠?qū)崿F(xiàn)實時無縫的二維定位，且能夠獲得較高的精度。但是由于慣性傳感器自身的特性，在長時間的定位時會存在較大累計誤差，影響定位精度。只能提供平面的單一樓層的導航技術，并不能做到空間上的定位及導航。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于移動終端的三維室內(nèi)定位方法，既克服了 GPS在室內(nèi)時信號微弱的缺陷，并且利用了終端中的慣性導航單元從而彌補了 WiFi信號易受干擾的不足，并加入了高度計算，從而達到一種三維實時無縫的定位效果。
[0007]本發(fā)明的思想是:在采集階段，采集室內(nèi)區(qū)域內(nèi)的指紋圖并上傳到服務器。在定位階段，首先從服務載下載指紋圖，并利用相應匹配算法確定終端的初始位置。然后利用終端慣性導航單元，確定用戶的三維的實時位置。最后再次利用WiFi指紋定位，對慣性導航單元輸出的位置進行修正。
[0008]為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所涉及的三維室內(nèi)定位方法，它包括移動終端，和服務器端，如圖1所示。移動終端具有慣性導航單元和氣壓傳感器，其特征在于包括兩個階段:建立定位區(qū)域指紋數(shù)據(jù)庫階段，以及實時定位階段；
[0009]建立定位區(qū)域指紋數(shù)據(jù)庫階段具體步驟如下:[0010]步驟(1):首先確定遍布整個定位區(qū)域的采樣點個數(shù)；
[0011]步驟(2):使用移動終端在第m個采樣點處檢測得到k個無線接入點AP的信號強度的 RSSI，即 RSSI1, RSSI2,...，RSSIk;
[0012]步驟(3):每個RSSI對應一個MAC地址ID，RSSI和每個RSSI對應的MAC地址共同
[RSSI,...RSS1.f
構成采樣點位置指紋FP，其中第m個采樣點的位置指紋
【權利要求】
1.一種三維室內(nèi)定位方法，基于具有慣性導航單元和氣壓傳感器的手持終端，其特征在于包括兩個階段:建立定位區(qū)域指紋數(shù)據(jù)庫階段，以及實時定位階段； 建立定位區(qū)域指紋數(shù)據(jù)庫階段具體步驟如下: 步驟(1):首先確定遍布整個定位區(qū)域的采樣點個數(shù)； 步驟(2):使用移動終端在第m個采樣點處檢測得到k個無線接入點AP的信號強度RSSI,即 RSSI1, RSSI2,...，RSSIk; 步驟(3):每個RSSI對應一個MAC地址ID，RSSI和每個RSSI對應的MAC地址共同構「RSSI丨...RSSI Jt成采樣點位置指紋FP，其中第m個采樣點的位置指紋
2.根據(jù)權利要求1所述的一種三維室內(nèi)定位方法，其特征在于:步驟10中所述的卡爾曼濾波的預測方程如下:
hy (k/k-1) =hy (k-1) +hz (k) +w (k) (2) 其中，hy (k/k-1)為k時刻的高度預測值，hy(k-l)為k-1時刻的最優(yōu)高度估計，hz(k)為根據(jù)垂直方向加速度得到的k時刻與k-Ι時刻之間的高度位移，w(k)為k時刻的預測值的高斯白噪聲。
【文檔編號】G01S19/42GK103841642SQ201410085702
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】黎海濤, 齊雙, 袁海英 申請人:北京工業(yè)大學