本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

室內(nèi)定位是指在室內(nèi)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)位置定位的技術(shù)。目前，常用的室內(nèi)定位技術(shù)包括：Wi-Fi，ZigBee，藍(lán)牙，地磁場(chǎng)，超寬帶和射頻，等等。其中，地磁場(chǎng)定位技術(shù)是指依據(jù)每一個(gè)具體位置的磁場(chǎng)信息不相同這一特性，從而在構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖之后，通過(guò)測(cè)量待測(cè)位置處的地磁信號(hào)特征，并將其與構(gòu)建的地圖進(jìn)行匹配而得到位置信息的方案。

對(duì)于基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方案而言，由于地磁場(chǎng)廣泛地存在，因此其硬件鋪設(shè)成本幾近為零，這對(duì)于業(yè)界具有很高的吸引力；但是，由于室內(nèi)地磁場(chǎng)環(huán)境的動(dòng)態(tài)性，因此其定位精度有時(shí)并不能夠滿足定位精度要求。因此現(xiàn)有的基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方案，還有許多值得改進(jìn)的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方法及裝置，可以提高定位精度。

本發(fā)明實(shí)施例為解決上述技術(shù)問(wèn)題提供的技術(shù)方案如下：

一種基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方法，包括：

測(cè)量待定位點(diǎn)的地磁場(chǎng)，得到所述待定位點(diǎn)的地磁特征信息；

根據(jù)所述地磁特征信息和預(yù)先構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型；以及

根據(jù)確定的區(qū)域類型，定位得到所述待定位點(diǎn)的位置。

其中，在進(jìn)行所述測(cè)量待定位點(diǎn)的地磁場(chǎng)的步驟之前，還包括下述步驟：

分別測(cè)量多個(gè)采樣點(diǎn)的地磁場(chǎng)，以分別得到多個(gè)地磁特征信息；

根據(jù)所述多個(gè)地磁特征信息，利用插值法得到所述多個(gè)采樣點(diǎn)之間的其他點(diǎn)的地磁特征信息；以及

根據(jù)所述多個(gè)地磁特征信息和所述其他點(diǎn)的地磁特征信息，構(gòu)建所述室內(nèi)地磁特征地圖。

其中，所述插值法包括如下至少一項(xiàng)：最鄰近點(diǎn)插值、雙線性插值、三次樣條插值和雙三次插值。

其中，所述地磁特征信息包括：地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量；

所述室內(nèi)地磁特征地圖包括：四類地磁特征地圖，所述四類地磁特征地圖包括：分別對(duì)應(yīng)所述地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量的地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖。

其中，所述根據(jù)所述地磁特征信息和預(yù)先構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型，包括：

利用所述地磁特征信息，分別感知所述四類地磁特征地圖，得到感知向量；以及

根據(jù)所述感知向量，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型，其中，所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型包括：敏感區(qū)或盲區(qū)。

其中，所述根據(jù)所述確定的區(qū)域類型，定位得到所述待定位點(diǎn)的位置，包括：

當(dāng)確定所述待定位點(diǎn)處于所述敏感區(qū)時(shí)，直接由所述感知向量來(lái)定位所述待定位點(diǎn)的位置。

其中，所述根據(jù)所述確定的區(qū)域類型，定位得到所述待定位點(diǎn)的位置，包括：

當(dāng)確定所述待定位點(diǎn)處于所述盲區(qū)時(shí)：

利用所述待定位點(diǎn)的地磁特征信息來(lái)分別多次感知所述四類地磁特征地圖，從而得到四類粒子群；

將所述四類粒子群進(jìn)行融合，以得到融合粒子群；以及

根據(jù)所述融合粒子群，得到所述待定位點(diǎn)的位置。

一種基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位裝置，包括：

測(cè)量模塊，用于測(cè)量待定位點(diǎn)的地磁場(chǎng)，得到所述待定位點(diǎn)的地磁特征信息；

確定模塊，用于根據(jù)所述地磁特征信息和預(yù)先構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型；以及

定位模塊，用于根據(jù)所述確定的區(qū)域類型，定位得到所述待定位點(diǎn)的位置。

其中，還包括：

地圖構(gòu)建模塊，用于分別測(cè)量多個(gè)采樣點(diǎn)的地磁場(chǎng)，以分別得到多個(gè)地磁特征信息；根據(jù)所述多個(gè)地磁特征信息，利用插值法得到所述多個(gè)采樣點(diǎn)之間的其他點(diǎn)的地磁特征信息；以及根據(jù)所述多個(gè)地磁特征信息和所述其他點(diǎn)的地磁特征信息，來(lái)構(gòu)建所述室內(nèi)地磁特征地圖。

其中，所述插值法包括如下至少一項(xiàng)：最鄰近點(diǎn)插值、雙線性插值、三次樣條插值和雙三次插值。

其中，所述地磁特征信息包括：地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量；

所述室內(nèi)地磁特征地圖包括：四類地磁特征地圖，所述四類地磁特征地圖包括：分別對(duì)應(yīng)所述地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量的地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖。

其中，所述確定模塊，具體用于利用所述地磁特征信息，分別對(duì)所述地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖進(jìn)行感知，得到感知向量；以及根據(jù)所述感知向量，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型，其中，所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型包括：敏感區(qū)和盲區(qū)。

其中，所述定位模塊，具體用于當(dāng)所述確定模塊確定所述待定位點(diǎn)處于所述敏感區(qū)時(shí)，直接由所述感知向量來(lái)定位所述待定位點(diǎn)的位置。

其中，所述定位模塊，具體用于當(dāng)所述確定模塊確定所述待定位點(diǎn)處于所述室內(nèi)盲區(qū)時(shí)：利用所述待定位點(diǎn)的地磁特征信息來(lái)分別多次感知所述地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖，從而得到四類粒子群；將所述四類粒子群進(jìn)行融合，以得到融合粒子群；以及根據(jù)所述融合粒子群，得到所述待定位點(diǎn)的位置。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例，首先確定待定位點(diǎn)在室內(nèi)地磁特征地圖中所處位置的區(qū)域類型，然后根據(jù)區(qū)域類型，來(lái)進(jìn)行定位，從而可以提高定位精度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方法的流程示意圖；

圖2是圖1中的步驟101的實(shí)施例的流程示意圖；

圖3是圖1中的步驟103的實(shí)施例的流程示意圖；

圖4是圖1中的步驟104的實(shí)施例的流程示意圖；

圖5是用于說(shuō)明粒子融合的示意圖；

圖6是本發(fā)明的基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意；

圖7A～7D是采用不同插值處理方法所得到的地磁特征地圖；

圖8A～8D分另為地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖；

圖9為室內(nèi)敏感區(qū)域的劃分示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1所示，是本發(fā)明的基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位方法的流程示意圖，其包括如下步驟：

步驟101：預(yù)先構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖。

步驟102：測(cè)量待定位點(diǎn)的地磁場(chǎng)，得到待定位點(diǎn)的地磁特征信息。

步驟103：根據(jù)步驟102得到的地磁特征信息和步驟101構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖，確定待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型。以及

步驟104：根據(jù)步驟103確定的區(qū)域類型，定位得到待定位點(diǎn)的位置。

本實(shí)施例中，在定位時(shí)，并非直接將待定位點(diǎn)的地磁特征信息與室內(nèi)地磁特征地圖進(jìn)行比較，以進(jìn)行定位。而是首先確定待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型，然后基于區(qū)域類型來(lái)進(jìn)行定位，即可以實(shí)現(xiàn)基于不同區(qū)域而采用不同的區(qū)域定位方式。由于本實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)分區(qū)域定位，因此定位更具針對(duì)性，從而可以提高定位精度。

具體地，下述對(duì)圖1中的步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，是圖1中的步驟101的實(shí)施例的流程示意圖，其包括如下步驟：

步驟201：分別測(cè)量多個(gè)采樣點(diǎn)的地磁場(chǎng)，以分別得到多個(gè)地磁特征信息。

步驟202：根據(jù)步驟201得到的多個(gè)地磁特征信息，利用插值法得到多個(gè)采樣點(diǎn)之間的其他點(diǎn)的地磁特征信息。以及

步驟203：根據(jù)步驟201得到的多個(gè)地磁特征信息和步驟202得到的其他點(diǎn)的地磁特征信息，來(lái)構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖。

在本實(shí)施例中，可以首先對(duì)室內(nèi)(如商場(chǎng))中有限個(gè)點(diǎn)進(jìn)行地磁采樣，然后利用插值方法來(lái)得到其他未采樣點(diǎn)的地磁特征信息，從而構(gòu)建出分辨率更高的室內(nèi)地磁特征地圖。其中，可采用的插值法包括：最鄰近點(diǎn)插值、雙線性插值、三次樣條插值和雙三次插值。其中，上述的插值方式均是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式，在此不贅述。

另外，在本實(shí)施例中，可以分別采用上述四種插值方式來(lái)構(gòu)建針對(duì)同一室內(nèi)環(huán)境的室內(nèi)特征地圖，從而得到四個(gè)室內(nèi)特征地圖；該四個(gè)室內(nèi)特征地圖可以用來(lái)相互比較，以驗(yàn)證定位結(jié)果。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，可以僅選擇其中的一種來(lái)構(gòu)建室內(nèi)特征地圖即可。

需要說(shuō)明的是，在圖2的實(shí)施例中僅說(shuō)明了如何得到地磁特征信息，而在構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖時(shí)，還需要將地磁特征信息與實(shí)際的物理位置相結(jié)合，也就是說(shuō)，構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖中包括：物理坐標(biāo)，以及物理坐標(biāo)處的地磁特征信息。但是，將地磁特征信息與物理位置相結(jié)合為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的手段，在此不贅述。需要說(shuō)明的是，采用不同的插值處理方法所得到的地磁特征地圖會(huì)存在差異，例如圖7A～7B分別為采用雙三次插值、三次樣條插值、雙線性插值和最鄰近點(diǎn)插值后的地磁強(qiáng)度特征地圖，由圖可知，采用雙三次插值、三次樣條插值、雙線性插值能夠較好效果的地磁強(qiáng)度特征地圖。

在前述實(shí)施例中，所涉及的地磁特征信息可以包括：地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量。相應(yīng)地，預(yù)先構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖也包括：四類地磁特征地圖。該四類地磁特征地圖可以包括：分別對(duì)應(yīng)地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁場(chǎng)X分量、地磁場(chǎng)Y分量和地磁場(chǎng)Z分量的地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖。例如，如圖8A～8D所示，分別為地磁強(qiáng)度特征地圖、X分量特征地圖、Y分量特征地圖和Z分量特征地圖，其中圖8A～8D的地磁特征地圖采用了雙三次插值的方式。由圖8A～8D可以看出四類特征地圖的特性各異，各特征地圖的敏感區(qū)和盲區(qū)分布也各不相同。因此，將四類特征地圖的敏感區(qū)區(qū)域整理匯總，即可繪制室內(nèi)敏感地圖，如圖9所示。

如圖3所示，是圖1中步驟103的實(shí)施例的流程示意圖，其包括如下步驟：

步驟301：利用所述地磁特征信息，分別對(duì)四類地磁特征地圖進(jìn)行感知，得到感知向量。以及

步驟302：根據(jù)步驟301得到的感知向量，確定待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型。

其中，在步驟302中的區(qū)域類型包括：敏感區(qū)和盲區(qū)，也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，室內(nèi)地磁特征地圖可以劃分為敏感區(qū)和盲區(qū)兩大區(qū)域。需要說(shuō)明的是，敏感區(qū)就是特征明顯區(qū)域，即顏色分明，附近相同顏色即代表著相似特征，因此敏感區(qū)的顏色跨度大，盲區(qū)的顏色一致。

可以理解的是，在其他的一些實(shí)施例，可以對(duì)室內(nèi)特征地圖作其他的劃分，例如劃分為強(qiáng)敏感區(qū)、弱敏感區(qū)、中心區(qū)，等等。

需要說(shuō)明的是，在構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖時(shí)，可以由四類地磁特征地圖而得到該室內(nèi)地磁特征地圖中的敏感區(qū)和盲區(qū)信息，也就是說(shuō)，可以在構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖時(shí)就將該地圖劃分為敏感區(qū)和盲區(qū)。例如，首先確定測(cè)試點(diǎn)的地磁測(cè)量值在各個(gè)特征地圖中的相似度，即確定與測(cè)量值相近的存在區(qū)域，也稱為敏感度；然后根據(jù)敏感度的大小劃分區(qū)域類別。具體而言，劃分規(guī)則例如可以為：以真實(shí)的地磁測(cè)量為基準(zhǔn)，結(jié)合環(huán)境影響因子(信噪比，信道傳輸衰減因子等)，構(gòu)成感知置信區(qū)間，例如根據(jù)室內(nèi)空間實(shí)測(cè)信噪比和信道傳輸因子確定參數(shù)a，真實(shí)地磁測(cè)量值為b，則感知區(qū)間可以為[a-b,a+b]。然后統(tǒng)計(jì)各類特征地圖落入此范圍內(nèi)的概率或區(qū)域大小，其倒數(shù)即為敏感度。

而在步驟302中，僅是確定待定位點(diǎn)當(dāng)前所處位置是在盲區(qū)或是敏感區(qū)。另外，敏感區(qū)一般是相鄰點(diǎn)的地磁特征信息變化大的區(qū)域，而盲區(qū)一般是地磁特征信息比較一致的區(qū)域。

其中，在步驟302，利用步驟301所得到的感知向量來(lái)確定定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型時(shí)，可以首先對(duì)感知向量進(jìn)行歸一化處理，然后將歸一化處理后的感知向量與預(yù)設(shè)的門限閾值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來(lái)確定定位點(diǎn)所處的區(qū)域。其中，門限閾值可以參考室內(nèi)大量真實(shí)的盲區(qū)點(diǎn)來(lái)得到，例如在構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖時(shí)得到。

如圖4所示，是圖1中的步驟104的實(shí)施例的流程示意圖，其包括如下步驟：

步驟401：當(dāng)確定到待定位點(diǎn)處于敏感區(qū)時(shí)，直接由感知向量來(lái)得到待定位點(diǎn)的位置。

其中，在此步驟中，由于待定位點(diǎn)處于敏感區(qū)，因此直接利用由待定位點(diǎn)的地磁特征信息對(duì)地磁特征地圖進(jìn)行感知所得到的感知向量來(lái)定位，例如利用該感知向量來(lái)得到濾波參數(shù)，然后據(jù)此進(jìn)行粒子濾波以實(shí)現(xiàn)對(duì)待定位點(diǎn)的定位。需要說(shuō)明的是，在地磁定位領(lǐng)域，粒子濾波是本領(lǐng)域技術(shù)人員所比較熟知的方式，因此在此不贅述。

步驟402：當(dāng)確定到待定位點(diǎn)處于室內(nèi)盲區(qū)時(shí)，利用待定位點(diǎn)的地磁特征信息來(lái)分別多次感知四類地磁特征地圖，以得到四類粒子群。

其中，在此步驟中，由于待定位點(diǎn)處于室內(nèi)盲區(qū)，因此不能夠利用上述得到的感知向量來(lái)直接定位，否則將無(wú)法達(dá)到高的定位精度。鑒于此，本實(shí)施例利用待定位點(diǎn)的地磁特征信息來(lái)多次(例如四次)感知四類地磁特征地圖，以得到四類粒子群。需要說(shuō)明的是，在每次感知四類地磁特征地圖的過(guò)程中，可以進(jìn)行粒子濾波，以提高定位精度。

步驟403：將步驟402得到的四類粒子群進(jìn)行融合，以得到融合粒子群。

其中，此步驟在融合粒子群時(shí)，也可以對(duì)粒子進(jìn)行初步篩選，以濾除偏差較大的粒子，從而以助于提高精度。其中，融合粒子群的示意圖如圖5所示，如圖5所示，在融合粒子群中，大部分粒子均集中于真實(shí)位置附近。

步驟404：根據(jù)步驟403得到的融合粒子群，得到待定位點(diǎn)的位置。

其中，在步驟404中，可以利用幾何形狀去統(tǒng)計(jì)融合粒子群中，容納最多粒子數(shù)的此幾何圖形的位置，最后優(yōu)化得到的粒子的坐標(biāo)期望值，該坐標(biāo)期望值即是定位坐標(biāo)。其中，利用幾何形狀可以是和地磁特征地圖中的盲區(qū)大小等同的幾何形狀。其中，利用的幾何形狀可以是矩形，多邊形，其可以依據(jù)具體粒子群分布而定。

如圖6所示，是本發(fā)明的基于地磁場(chǎng)的室內(nèi)定位裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括：地圖構(gòu)建模塊601、測(cè)量模塊602、確定模塊603和定位模塊604。

其中，地圖構(gòu)建模塊601，用于構(gòu)建室內(nèi)地磁特征地圖。其具體構(gòu)建方式可以參考圖2所示，在此不贅述。

其中，測(cè)量模塊602，用于測(cè)量待定位點(diǎn)的地磁場(chǎng)，得到所述待定位點(diǎn)的地磁特征信息。

其中，確定模塊603，用于根據(jù)測(cè)量模塊602測(cè)量的地磁特征信息和地圖構(gòu)建模塊601預(yù)先構(gòu)建的室內(nèi)地磁特征地圖，確定所述待定位點(diǎn)所處位置的區(qū)域類型。其中，此過(guò)程可以參考圖3所示，在此不贅述。

其中，定位模塊604，用于根據(jù)確定模塊603確定的區(qū)域類型，定位得到所述待定位點(diǎn)的位置。其中，此過(guò)程可以參考圖4所示，在此不贅述。

本實(shí)施例，根據(jù)待定位點(diǎn)所處的區(qū)域來(lái)進(jìn)行定位，因此可以提高定位精度。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲(chǔ)記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。