一种基于采集与定位的室内外联合导航方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于采集与定位的室内外联合导航方法与系统，其中，该方法包括：获取室内外三维地图，以及室内外三维地图中的多个POI位置；检测轨迹贡献者与导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置；采集轨迹贡献者的个人运动轨迹；根据轨迹贡献者在室内外三维地图中的粗粒度位置与室内外三维地图中的多个POI位置，从个人运动轨迹中提取出有效运动轨迹，并存储有效运动轨迹；接收导航用户的导航请求，并根据导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置与导航用户的导航请求生成导航路径发送给导航用户。

An indoor and outdoor joint navigation method and system based on acquisition and positioning

【技术实现步骤摘要】
一种基于采集与定位的室内外联合导航方法与系统
本专利技术涉及无线通信领域，特别地，涉及一种基于采集与定位的基于采集与定位的室内外联合导航方法与系统。
技术介绍
地铁交通系统，已在世界各地的一百多个城市发展起来，总长度超过7000公里。如今，地铁在许多城市的公共交通系统中占主导地位。例如，巴黎地铁系统承担了巴黎公共交通客量的70％。乘地铁旅行的时候，乘客需要一条从一个地铁站的室内任何位置到达附近的一个室外的目的地——例如，一个购物中心——的方便、耗时少的行走路径。然而这一基本要求是不容易满足的，原因如下。第一，地铁站具有复杂的室内结构，特别是对那些换乘站。第二，乘客不知道地铁站每个出入口的情况，尤其在一些出口延伸到其他室内建筑内，如地下商场。室内室外导航的缺乏不仅给乘客带来了很多麻烦，而且也大大降低了地铁运输系统的效率。对于室内室外导航的一个简单的方法是让每个乘客查看地图，地图提供粗粒度的地铁站周围的信息。然而，地图，只提供非常有限的信息，难以满足大多数乘客的导航需求。此外，旅客通过查看地图快速准确的找到一个合适的导航路径是很难的一件事，尤其对于外来者和无方向感的人。虽然最近发展起来的手机的应用程序，如地铁导航，他们只是将现有的张贴在地铁站里的地图信息显示在乘客的手机上。因此，他们也不能实现室内室外自动导航。另一方面，大量的研究努力提高室内定位的精度，然而室内导航系统还没有被实现，更何况从室内到室外的联合导航系统。针对现有技术中缺乏室内外联合导航技术方案的问题，目前尚未有有效的解决方案。
技术实现思路
针对现有技术中缺乏室内外联合导航技术方案的问题，本专利技术的目的在于提出一种基于采集与定位的室内外联合导航方法与系统，能够完成室内外联合导航工作，填补本领域的技术空白。基于上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于采集与定位的室内外联合导航方法。根据本专利技术的提供的基于采集与定位的室内外联合导航方法包括：获取室内外三维地图，以及室内外三维地图中的多个POI位置；检测轨迹贡献者与导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置；采集轨迹贡献者的个人运动轨迹；根据轨迹贡献者在室内外三维地图中的粗粒度位置与室内外三维地图中的多个POI位置，从个人运动轨迹中提取出有效运动轨迹，并存储有效运动轨迹；接收导航用户的导航请求，并根据导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置与导航用户的导航请求生成导航路径发送给导航用户。其中，检测轨迹贡献者与导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置，为根据检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，并根据轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。并且，根据检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，为检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备所在位置被一个室外蜂窝塔所覆盖，移动设备通过室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至室外蜂窝塔并获取室外蜂窝塔的唯一标识符，移动设备将室外蜂窝塔的唯一标识符传送到服务器，服务器根据检测轨迹贡献者与导航用户发送的室外蜂窝塔的唯一标识符与室外蜂窝塔物理位置的对应关系确定轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置。并且，移动设备通过室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至室外蜂窝塔时，还获取室外蜂窝塔下所有能访问的无线访问接入点，获取所有能访问的无线访问接入点的唯一标识符；移动设备也将所有能访问的无线访问接入点的唯一标识符传送到服务器，服务器记录下蜂窝塔的唯一标识符与室外蜂窝塔下所有能访问的无线访问接入点之间的对应关系。同时，根据轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备同时接收到多个无线访问接入点信号，检测检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备在当前位置接收到多个无线访问接入点信号中每一个信号强度，将多个无线访问接入点信号中每一个信号强度使用无味卡尔曼滤波器去噪后映射为信号强度集合，并根据信号强度集合确定轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。并且，根据信号强度集合确定轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为将检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备在当前位置获取并滤波去噪后的信号强度集合与服务器中存储的信号强度集合概率分布使用贝叶斯决策理论计算出具有最高后验概率的位置作为轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。另外，采集轨迹贡献者的个人运动轨迹，为使用惯性导航方式，根据轨迹贡献者定位是所在的粗粒度位置、步数、步长与前进方向在多个时间点估算出多个轨迹贡献者的当前位置，并将多个轨迹贡献者的当前位置按照时间顺序间接为个人运动轨迹。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种基于采集与定位的室内外联合导航系统。根据本专利技术的提供的实体定位系统包括：服务器，服务器无线连接至轨迹贡献者与导航用户的移动设备，用于获取室内外三维地图，以及室内外三维地图中的多个POI位置，接收移动设备采集的个人运动轨迹，根据轨迹贡献者在室内外三维地图中的粗粒度位置与室内外三维地图中的多个POI位置，从个人运动轨迹中提取出有效运动轨迹，并存储有效运动轨迹，以及根据导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置与导航用户的导航请求生成导航路径发送给导航用户；轨迹贡献者，轨迹贡献者携带移动设备在室内外三维地图上运动；导航用户，导航用户通过移动设备向服务器发送导航请求，并携带移动设备在室内外三维地图上运动；移动设备，移动设备检测轨迹贡献者或导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置，采集轨迹贡献者的个人运动轨迹，将个人运动轨迹发送至服务器，同时移动设备还用于向服务器发送导航用户的导航请求以及接收服务器发送的导航路径。其中，移动设备检测轨迹贡献者与导航用户在室内外三维地图中的粗粒度位置，为移动设备根据检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，并根据轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置；根据检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，为检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备所在位置被一个室外蜂窝塔所覆盖，移动设备通过室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至室外蜂窝塔并获取室外蜂窝塔的唯一标识符，移动设备将室外蜂窝塔的唯一标识符传送到服务器，服务器根据检测轨迹贡献者与导航用户发送的室外蜂窝塔的唯一标识符与室外蜂窝塔物理位置的对应关系确定轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置；根据轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备同时接收到多个无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于采集与定位的室内外联合导航方法，其特征在于，包括：获取室内外三维地图，以及所述室内外三维地图中的多个POI位置；检测轨迹贡献者与导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置；采集所述轨迹贡献者的个人运动轨迹；根据轨迹贡献者在所述室内外三维地图中的粗粒度位置与室内外三维地图中的所述多个POI位置，从所述个人运动轨迹中提取出有效运动轨迹，并存储所述有效运动轨迹；接收所述导航用户的移动设备发送的导航请求，并根据所述导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置与所述导航用户的导航请求生成导航路径发送给所述导航用户的所述移动设备；当用户按推荐的轨迹行走时，系统将要检测POI位置来对导航用户的行走轨迹进行校准；所述检测轨迹贡献者与导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置，为根据所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，并根据所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置；根据所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，为所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备所在位置被一个所述室外蜂窝塔所覆盖，所述移动设备通过所述室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至所述室外蜂窝塔并获取所述室外蜂窝塔的唯一标识符，所述移动设备将所述室外蜂窝塔的唯一标识符传送到服务器，所述服务器根据所述检测轨迹贡献者与导航用户发送的所述室外蜂窝塔的唯一标识符与所述室外蜂窝塔物理位置的对应关系确定所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置；根据所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备同时接收到所述多个无线访问接入点信号，检测所 述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备在当前位置接收到所述多个无线访问接入点信号中每一个信号强度，将所述多个无线访问接入点信号中每一个信号强度使用无味卡尔曼滤波器去噪后映射为信号强度集合，并根据所述信号强度集合确定所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。...

【技术特征摘要】
1.一种基于采集与定位的室内外联合导航方法，其特征在于，包括：获取室内外三维地图，以及所述室内外三维地图中的多个POI位置；检测轨迹贡献者与导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置；采集所述轨迹贡献者的个人运动轨迹；根据轨迹贡献者在所述室内外三维地图中的粗粒度位置与室内外三维地图中的所述多个POI位置，从所述个人运动轨迹中提取出有效运动轨迹，并存储所述有效运动轨迹；接收所述导航用户的移动设备发送的导航请求，并根据所述导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置与所述导航用户的导航请求生成导航路径发送给所述导航用户的所述移动设备；当用户按推荐的轨迹行走时，系统将要检测POI位置来对导航用户的行走轨迹进行校准；所述检测轨迹贡献者与导航用户在所述室内外三维地图中的粗粒度位置，为根据所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，并根据所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置；根据所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与室外蜂窝塔的连接情况在室外三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置，为所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备所在位置被一个所述室外蜂窝塔所覆盖，所述移动设备通过所述室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至所述室外蜂窝塔并获取所述室外蜂窝塔的唯一标识符，所述移动设备将所述室外蜂窝塔的唯一标识符传送到服务器，所述服务器根据所述检测轨迹贡献者与导航用户发送的所述室外蜂窝塔的唯一标识符与所述室外蜂窝塔物理位置的对应关系确定所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置；根据所述轨迹贡献者与导航用户所在的蜂窝塔位置与所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备与多个无线访问接入点的连接情况在室内三维地图中检测所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备同时接收到所述多个无线访问接入点信号，检测所述检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备在当前位置接收到所述多个无线访问接入点信号中每一个信号强度，将所述多个无线访问接入点信号中每一个信号强度使用无味卡尔曼滤波器去噪后映射为信号强度集合，并根据所述信号强度集合确定所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。2.根据权利要求1所述的一种基于采集与定位的室内外联合导航方法，其特征在于，所述移动设备通过所述室外蜂窝塔的一个无线访问接入点连接至所述室外蜂窝塔时，还获取所述室外蜂窝塔下所有能访问的无线访问接入点，获取所述所有能访问的无线访问接入点的唯一标识符；所述移动设备也将所述所有能访问的无线访问接入点的唯一标识符传送到服务器，所述服务器记录下所述蜂窝塔的唯一标识符与所述室外蜂窝塔下所有能访问的无线访问接入点之间的对应关系。3.根据权利要求1所述的一种基于采集与定位的室内外联合导航方法，其特征在于，所述根据所述信号强度集合确定所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置，为将检测轨迹贡献者与导航用户的移动设备在当前位置获取并滤波去噪后的所述信号强度集合与所述服务器中存储的信号强度集合概率分布使用贝叶斯决策理论计算出具有最高后验概率的位置作为所述轨迹贡献者与导航用户所在的粗粒度位置。4.根据权利要求1所述的一种基于采集与定位的室内外联合导航方法，其特征在于，所述采集所述轨迹贡献者的个人运动轨迹，为使用惯性导航方式，根据所述轨迹贡献者定位是所在的粗粒度位置、步数、步长与前进方向在多个时间点估算出多个所述轨迹贡献者的当前位置，并将多个所述轨迹贡献者的当前位置按照时间顺序连接为所述个人运动轨迹...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭得科，滕晓强，刘忠，周晓磊，史良，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43