一種室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別地，設(shè)及一種室內(nèi)環(huán)境中實(shí)體定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002] GI^是目前普及度最廣、應(yīng)用最成功的無(wú)線定位技術(shù)，在室外可直接使用并獲得較 高精度定位。近年來(lái)，涌現(xiàn)出了大量基于GPS的商用定位與導(dǎo)航服務(wù)W滿足不同的定位需 求。微型化GI^模塊已經(jīng)成功嵌入至傳感器、智能手機(jī)等具有感知能力的移動(dòng)設(shè)備之中，并 發(fā)揮了巨大的作用。通過(guò)現(xiàn)有的基于GPS的定位與導(dǎo)航服務(wù)，人們已經(jīng)能夠輕而易舉的在 室外環(huán)境中確定自己的位置。然而，要想在室內(nèi)環(huán)境中完成定位仍是一件極具挑戰(zhàn)性的問(wèn) 題一一除了極少特殊位置外（如靠近窗口的位置），GI^設(shè)備由于難W在室內(nèi)接收GI^信號(hào) 而無(wú)法使用。
[0003] 然而，人們對(duì)于室內(nèi)定位和導(dǎo)航服務(wù)的需求卻并未因此而減弱。特別是在一些結(jié) 構(gòu)復(fù)雜的公共建筑物內(nèi)，如大型超市及購(gòu)物中屯、、大型辦公及教學(xué)場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)大廳、圖書(shū)館、 博物館等，人們需要確定自己在室內(nèi)的位置，規(guī)劃去往目的地的路徑，W及找到自己所需要 的物品。但是長(zhǎng)期W來(lái)受技術(shù)、資金、法律等諸多條件的限制，在大型公共建筑物中的室內(nèi) 定位與導(dǎo)航問(wèn)題卻一直沒(méi)有得到妥善解決。目前，人們?nèi)孕枰ㄟ^(guò)建筑物內(nèi)所懸掛張貼的 室內(nèi)地圖及大量引導(dǎo)標(biāo)志來(lái)完成。
[0004] 近年來(lái)，智能終端、移動(dòng)通信、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的快速發(fā)展和普及，促使人們對(duì)現(xiàn) 有的定位與導(dǎo)航服務(wù)提出了更高更細(xì)化的要求，為用戶提供便捷的室內(nèi)定位導(dǎo)航服務(wù)成 為當(dāng)前LBS(Location based service,基于位置服務(wù)）的重要需求。室內(nèi)定位與導(dǎo)航技術(shù) 大大延展了現(xiàn)有定位導(dǎo)航技術(shù)的范圍，在商業(yè)、公共安全等領(lǐng)域具有巨大的商業(yè)前景和社 會(huì)影響。室內(nèi)定位與導(dǎo)航服務(wù)的核屯、在于研究更加合理的室內(nèi)定位技術(shù)方案，從而精確獲 得室內(nèi)空間中的人或物的位置。因此，室內(nèi)定位技術(shù)開(kāi)始逐漸成為國(guó)內(nèi)外學(xué)界和工業(yè)界研 究的熱點(diǎn)。
[0005] 早期的室內(nèi)定位技術(shù)主要是借助位置已知的定位信號(hào)源，被定位終端接收來(lái)自各 個(gè)定位信號(hào)源（信標(biāo)節(jié)點(diǎn)）的信號(hào)并運(yùn)用特定的測(cè)距方法來(lái)測(cè)量相互間的距離，最終通過(guò) =邊甚至多邊定位方法來(lái)確定對(duì)象的空間位置。如利用紅外和激光的光學(xué)定位、利用超聲 和聲納的聲音定位、利用圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)的視覺(jué)定位、利用無(wú)線射頻發(fā)射器的無(wú)線 定位等。盡管運(yùn)些方法取得了較好的室內(nèi)定位效果，然而由于其在發(fā)送方和接收方依賴于 部署價(jià)格昂貴的專用硬件設(shè)備，極大的增加了室內(nèi)定位的成本開(kāi)銷，而且部署難度過(guò)大，從 而缺乏現(xiàn)實(shí)可行性。更為重要的是，運(yùn)類定位技術(shù)使用的專用接收設(shè)備難W在定位自身的 同時(shí)支持室內(nèi)導(dǎo)航服務(wù)。
[0006] 最近研究者們?cè)O(shè)計(jì)了基于慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位技術(shù)則采用當(dāng)前主流智能移動(dòng)設(shè) 備內(nèi)置的運(yùn)動(dòng)傳感器，通過(guò)初始位置，加速度，方向來(lái)計(jì)算用戶位移的變化。該方法在短距 離上具有較高的精度，但由于傳感器噪聲的存在，使得定位誤差隨著時(shí)間推移而累積。此 夕F，用戶手持移動(dòng)智能終端的姿態(tài)影響著慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位精度。例如，手持手機(jī)搖擺姿 態(tài)與接聽(tīng)電話姿態(tài)的不同，導(dǎo)致傳感器數(shù)據(jù)的變化不同，因此，必須設(shè)計(jì)一套適應(yīng)多姿態(tài)的 室內(nèi)定位方法，才能保證基于慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位的精度。
[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基于慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位技術(shù)方案對(duì)姿態(tài)過(guò)于敏感、姿態(tài)變化嚴(yán) 重影響定位精度的問(wèn)題，目前尚未有有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基于慣性導(dǎo)航的室內(nèi)定位技術(shù)方案對(duì)姿態(tài)過(guò)于敏感、姿態(tài)變化嚴(yán) 重影響定位精度的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種室內(nèi)定位方法，兼容多姿態(tài)下的室內(nèi) 定位，提高定位精度。
[0009] 基于上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種室內(nèi)定位方法。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提供的室內(nèi)定位方法包括：
[0012] 識(shí)別實(shí)體并獲取實(shí)體的高層語(yǔ)義信息，實(shí)體的高層語(yǔ)義信息包括實(shí)體在空間容器 內(nèi)的位置與范圍信息；
[0013] 獲取使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中智能終端的運(yùn)動(dòng)信息，并根據(jù)運(yùn)動(dòng)信息與實(shí)體的高層語(yǔ) 義信息計(jì)算智能終端的位置信息；
[0014] 采集使用者可能使用的多種運(yùn)動(dòng)模式，W及每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端運(yùn)動(dòng)信息的 模式特征；
[0015] 根據(jù)智能終端的運(yùn)動(dòng)信息與智能終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特征，獲得使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中的不同時(shí)間段分別使用不同運(yùn)動(dòng)模式的情況信息；
[0016] 根據(jù)使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的不同時(shí)間段分別使用不同運(yùn)動(dòng)模式的情況信息與智 能終端的運(yùn)動(dòng)信息，確定運(yùn)動(dòng)者在不同時(shí)刻的位置。
[0017] 其中，采集使用者可能使用的多種運(yùn)動(dòng)模式，W及每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端運(yùn)動(dòng) 信息的模式特征，包括：
[0018] 持續(xù)觀測(cè)使用者的運(yùn)動(dòng)模式；
[0019] 控制使用者攜帶的智能終端持續(xù)記錄運(yùn)動(dòng)信息；
[0020] 對(duì)智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行去噪處理；
[0021] 按照使用者運(yùn)動(dòng)模式的變化情況對(duì)智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息內(nèi)容分段并歸 入對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模式中；
[0022] 從每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息中提取出每種運(yùn)動(dòng)模式下智能 終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特征。 陽(yáng)02引并且：
[0024] 智能終端內(nèi)置了多種傳感器，控制使用者攜帶的智能終端持續(xù)記錄運(yùn)動(dòng)信息，為 控制使用者攜帶的智能終端內(nèi)置的多種傳感器持續(xù)記錄運(yùn)動(dòng)信息；
[00巧]從每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息中提取出每種運(yùn)動(dòng)模式下智能 終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特征，為分別從每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息中獲取 智能終端內(nèi)置的多種傳感器所采集的運(yùn)動(dòng)信息，從多種傳感器所采集的運(yùn)動(dòng)信息中提取分 類特征，并將多種傳感器所采集運(yùn)動(dòng)信息的分類特征整合為智能終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特 征。
[00%] 并且，智能終端內(nèi)置的多種傳感器為巧螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)、壓力計(jì)中的一種 或多種；從多種傳感器所采集的運(yùn)動(dòng)信息中被提取分類特征為傳感器返回信號(hào)的頻率、能 量、均值、方差中的一種或多種。 陽(yáng)〇27] 并且：
[0028] 多種運(yùn)動(dòng)模式可按運(yùn)動(dòng)模式本身的相似性被歸入數(shù)個(gè)運(yùn)動(dòng)模式類中；
[0029] 對(duì)智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行去噪處理，為對(duì)運(yùn)動(dòng)信息數(shù)據(jù)使用低通濾波 器進(jìn)行預(yù)處理，過(guò)濾掉高頻信號(hào)；
[0030] 按照使用者運(yùn)動(dòng)模式的變化情況對(duì)智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息內(nèi)容分段并歸 入對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模式中，為按照使用者運(yùn)動(dòng)模式的變化情況對(duì)智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息 內(nèi)容分段并歸入對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)模式類中，再進(jìn)一步歸入運(yùn)動(dòng)模式類內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模式中；
[0031] 在從每種運(yùn)動(dòng)模式下智能終端持續(xù)記錄的運(yùn)動(dòng)信息中提取出每種運(yùn)動(dòng)模式下智 能終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特征的同時(shí)，還提取出每種運(yùn)動(dòng)模式類下智能終端運(yùn)動(dòng)信息的模式 特征。
[0032] 并且，從多種傳感器所采集的運(yùn)動(dòng)信息中提取分類特征，為計(jì)算運(yùn)動(dòng)信息數(shù)據(jù)的 2-范數(shù)，對(duì)2-范數(shù)使用聚類樹(shù)算法使多種傳感器所采集的運(yùn)動(dòng)信息向數(shù)個(gè)運(yùn)動(dòng)模式類進(jìn) 行聚類，并W聚類的結(jié)果作為分類特征。
[0033] 同時(shí)：
[0034] 獲取使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中智能終端的運(yùn)動(dòng)信息，為使用慣性導(dǎo)航法記錄用戶在室 內(nèi)行走的軌跡作為智能終端的運(yùn)動(dòng)信息；
[0035] 根據(jù)智能終端的運(yùn)動(dòng)信息與智能終端運(yùn)動(dòng)信息的模式特征，獲得使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò) 程中的不同時(shí)間段分別使用不同運(yùn)動(dòng)模式的情況信息的同時(shí)，還將使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的 不同時(shí)間段分別使用不同運(yùn)動(dòng)模式的情況信息計(jì)入自適應(yīng)轉(zhuǎn)換器中；
[0036] 根據(jù)使用者在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的不同時(shí)間段分別使用不同運(yùn)動(dòng)模式的情況信息與智 能終端的運(yùn)動(dòng)信息，確定運(yùn)動(dòng)者在不同時(shí)刻的位置，為使用自適應(yīng)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)用戶運(yùn)動(dòng)模 式的變化，在用戶運(yùn)動(dòng)模式發(fā)生變化時(shí)使用算法匹配器將慣性導(dǎo)航法記錄的數(shù)據(jù)按當(dāng)前運(yùn) 動(dòng)模式的模式特征對(duì)運(yùn)動(dòng)者進(jìn)行定位。
[0037] 并且，使用算法匹配器將慣性導(dǎo)航法記錄的數(shù)據(jù)按當(dāng)前運(yùn)動(dòng)模式的模式特征對(duì)運(yùn) 動(dòng)者進(jìn)行定位，為使用算法匹配器確定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)模式所在的運(yùn)動(dòng)模式類，按當(dāng)前運(yùn)動(dòng)模式 類的模式類特征對(duì)運(yùn)動(dòng)者進(jìn)行定位；使用自適應(yīng)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)用戶運(yùn)動(dòng)模式的變化，為設(shè)定 自適應(yīng)轉(zhuǎn)換器的運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換的分類特征闊值，使用自適應(yīng)轉(zhuǎn)換器根據(jù)運(yùn)動(dòng)模式轉(zhuǎn)換的分 類特征闊值與當(dāng)前從多種傳感器采集的運(yùn)動(dòng)信息中被提取分類特征相比對(duì)，并判斷用戶運(yùn) 動(dòng)模式是否發(fā)生變化。
[0038] 上述