一种混合无线自适应导航方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种混合无线自适应导航方法及装置，本发明专利技术解决了使用单一的WiFi技术进行室内定位的不足，克服了WIFI覆盖的死角；利用UWB定位的无覆盖死角的穿透性，可应对大型建筑复杂环境；本发明专利技术利用两个定位技术的优势，可使室内定位精度提高到厘米级别，实现了定位高精度，保证了定位服务的稳定性质量，具有很强的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种混合无线自适应导航方法及装置
本公开涉及无线定位
，具体涉及一种混合无线自适应导航方法及装置。
技术介绍
在室外露天的无线定位很容易，因为有GPS卫星、北斗卫星导航和地上运营商的通信基站，其实在GPS卫星无法穿透的购物中心也并不难，因为国内购物中心内几乎都遍布了Wi-Fi热点，机场、火车站、图书馆、办公楼以及大型购物商城中遍布的Wi-Fi热点，通过这些锚点对用户进行室内定位和导航，并且利用Wi-Fi热点进行室内定位和导航，在技术层面已经成熟。现有的技术上媲美室外的GPS卫星，尽管技术趋于成熟，但对于室内导航技术的应用，短期内不能过分乐观。在无线定位技术中，仅仅是单一的AP定位的导航精度已无法满足现有需求，室内的场景需要的是高精准的导航，而当前的技术上这些Wi-Fi的AP定位能将定位范围缩减到5米左右，现有的很多需求场景都需要精确到厘米级以下，在此种精度要求以下的导航技术，在实际的导航应用中容易碰撞障碍物和出现误导航等情况。
技术实现思路
本公开提供一种混合无线自适应导航方法及装置，利用Wi-Fi的AP定位和UWB各自的优势，结合Wi-Fi的AP定位和UWB无线技术定位的导航路径相结合生成优化后的导航路径。为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种混合无线自适应导航方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络；步骤2，根据Wi-Fi的AP定位生成第一导航路径；步骤3，根据UWB定位生成第二导航路径；步骤4，根据第一导航路径和第二导航路径获取交集路径与非交集路径；步骤5，在非交集路径的区域重新生成过渡路径；步骤6，将过渡路径与交集路径连接获得导航路径。进一步地，在步骤1中，生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络的方法为以下步骤，步骤1.1，读取需要提供导航服务的空间区域的地图的图片格式文件；步骤1.2，将图片格式文件转化为像素矩阵；步骤1.3，运用像素边界算法寻找像素矩阵的区域边界的方法为，从地图的图片的矩阵的第一个像素的rgb值开始向右和向下寻找写其不相同的rgb,标记为道路网络节点区域，遍历完每一个道路网络节点区域后，再从剩下像素找下一个道路网络节点区域，一直到遍历完为止，记录下所有道路网络节点区域的位置；步骤1.4，连接道路网络节点区域的位置得到道路网络。进一步地，在步骤2中，所述根据Wi-Fi的AP定位生成第一导航路径的方法为：根据Wi-Fi的AP接入点的RSSI信号实时获取当前的空间坐标，通过IDA*迭代加深搜索算法搜索需要提供导航服务的空间区域的道路网络，通过以深度优先寻路方式对道路网络的节点的进行路径搜索得到n个导航路径上道路网络的路径节点，使用开销评估函数cost(n)限制搜索深度，第n个路径节点的cost(n)代价确定由式f(n)＝cost(n)＝g(n)＝h(n)给出,式中，g(n)是导航起始节点到导航路径点n的开销评估，h(n)导航路径从导航节点n到目的节点的开销估计，首先，每一个迭代器根据现在的评估函数cost(n)释放出轮廓线中的所有导航路径点，如果导航路径未找到，则搜索扩展到下一个导航轮廓线cost(n)，当在该导航轮廓线中搜索完成，就开始新一轮的循环，在下一轮的导航轮廓线中使用一个新的评估函数cost(n)，以该函数为限制逐层深入搜索道路网络的节点，这样最终将获得一组道路网络的节点，连接各个节点生成第一导航路径。进一步地，在步骤3中，所述根据UWB定位生成第二导航路径的方法为：通过UWB定位传感器的接入点的UWB信号实时获取当前的空间坐标，先求出需要提供导航服务的空间区域的道路网络中各节点直接相邻节点的最大个数，简称为最大邻接点，用变量MaxNum表示，然后以MaxNum作为矩阵的列数，以道路网络中的节点总数n作为矩阵的行数，构造邻接节点矩阵J来描述道路网络中节点间的邻接关系，J的行按节点号从小到大顺序排列，与节点i邻接的节点号卸载矩阵的第i行，如果节点i的邻接节点个数小于MaxNum，则以0填充第i行直到填满，构造与J结构相同的初始判断矩阵DJ，同时将J中个元素邻接关系对应的边的权值填在同一位置上，∞对应0元素，即J(i,j)表示第j个与节点i邻接的节点编号，相应的，DJ(i,j)表示节点i与其邻接节点J(i,j)连线的权值，其中，1≤i≤n,1≤j≤MaxNum，这样，邻接节点法便用维数相对较低的矩阵J和DJ取代了邻接矩阵法中维数较高的矩阵cost，从而有效地改善了算法的存储效率和运算效率，为了能够应用邻接节点法解算任意指定两点间的最短路径，装载道路网络数据，获得道路网络中的节点和边的内部序号，需要说明的是，道路网络节点和边的内部序号与实际编号能不相同，为了增加算法的灵活性，算法使用内部编号参数运算，这里假设内部序号和实际编号相同，计算道路网络的最大邻接节点数MaxNum，构造邻接节点矩阵J，各行中的节点序号可以前后随意放置，对应邻接节点矩阵J的各元素，构造初始判断矩阵DJ，有了邻接节点矩阵J和初始判断矩阵DJ以后，就可以对网络中任意给定两点进行最短路径规划，下面给出生成第二导航路径的具体实现步骤：输入：道路网络的邻接节点矩J和初始判断矩阵DJ，以及路径规划的起点S和终点D；步骤3.1，初始化标记向量Mark，Mark(i)＝-1，其中，i＝1,2，…MaxNum；步骤3.2，根据起始点S，标记初始判断矩阵DJ的第s行，Mark(s)＝0，记最短距离MinDist＝0；步骤3.3，根据终点D，判断DJ的第d行是否已经标记，是则转步骤3.5，否则转步骤3.4；步骤3.4，在DJ已标记的行中，求所有元素的最小值dmin，若dmin＝∞，说明不存在最短路径，程序退出；否则MinDist＝dmin，记录最小值元素所在的行di、列dj，然后再J中取(di,dj)元素，记为w，若第w行尚未标记，则将DJ的第w行标记，Mark(w)＝di；并在J的第w行寻找值为di的元素，记录该元素的行ri、列rj，将DJ刚获得标记的行中各元素值均加上MinDist，并使DJ的(di,dj)和(ri,rj)元素为∞，然后转步骤3.3；步骤3.5，从终点D开始，由标记向量Mark的分量依次遍历道路网络的节点，直到起始点S，这样最终将获得一组道路网络的节点；步骤3.6，连接各个节点生成第二导航路径。进一步地，在步骤4中，所述根据第一导航路径和第二导航路径获取交集路径与非交集路径的方法为，同步遍历第一导航路径和第二导航路径的路径节点，如果其中路径节点中的相邻的节点相同则将连接相邻节点的路径标记为交集路径，如果其中路径节点中的相邻的节点不同则将连接相邻节点的路径标记为非交集路径，一直到遍历完为止。进一步地，在步骤5中，所述在非交集路径的区域重新生成过渡路径的方法为，在非交集路径选择第一导航路径和第二导航路径中这个位置的相邻节点的路径中距离短的路径作为过渡路径。本专利技术还提供了一种混合无线自适应导航装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在所述装置的以下单元中：路网生成单元，用于生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络；AP路径单元，用于根据Wi-Fi的AP定位生成第一导航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合无线自适应导航方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络；步骤2，根据Wi‑Fi的AP定位生成第一导航路径；步骤3，根据UWB定位生成第二导航路径；步骤4，根据第一导航路径和第二导航路径获取交集路径与非交集路径；步骤5，在非交集路径的区域重新生成过渡路径；步骤6，将过渡路径与交集路径连接获得导航路径。

【技术特征摘要】
1.一种混合无线自适应导航方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络；步骤2，根据Wi-Fi的AP定位生成第一导航路径；步骤3，根据UWB定位生成第二导航路径；步骤4，根据第一导航路径和第二导航路径获取交集路径与非交集路径；步骤5，在非交集路径的区域重新生成过渡路径；步骤6，将过渡路径与交集路径连接获得导航路径。2.根据权利要求1所述的一种混合无线自适应导航方法，其特征在于，在步骤1中，生成需要提供导航服务的空间区域的道路网络的方法为以下步骤，步骤1.1，读取需要提供导航服务的空间区域的地图的图片格式文件；步骤1.2，将图片格式文件转化为像素矩阵；步骤1.3，运用像素边界算法寻找像素矩阵的区域边界的方法为，从地图的图片的矩阵的第一个像素的rgb值开始向右和向下寻找写其不相同的rgb,标记为道路网络节点区域，遍历完每一个道路网络节点区域后，再从剩下像素找下一个道路网络节点区域，一直到遍历完为止，记录下所有道路网络节点区域的位置；步骤1.4，连接道路网络节点区域的位置得到道路网络。3.根据权利要求1所述的一种混合无线自适应导航方法，其特征在于，在步骤2中，所述根据Wi-Fi的AP定位生成第一导航路径的方法为：根据Wi-Fi的AP接入点的RSSI信号实时获取当前的空间坐标，通过IDA*迭代加深搜索算法搜索需要提供导航服务的空间区域的道路网络，通过以深度优先寻路方式对道路网络的节点的进行路径搜索得到n个导航路径上道路网络的路径节点，使用开销评估函数cost(n)限制搜索深度，第n个路径节点的cost(n)代价确定由式f(n)＝cost(n)＝g(n)＝h(n)给出,式中，g(n)是导航起始节点到导航路径点n的开销评估，h(n)导航路径从导航节点n到目的节点的开销估计，首先，每一个迭代器根据现在的评估函数cost(n)释放出轮廓线中的所有导航路径点，如果导航路径未找到，则搜索扩展到下一个导航轮廓线cost(n)，当在该导航轮廓线中搜索完成，就开始新一轮的循环，在下一轮的导航轮廓线中使用一个新的评估函数cost(n)，以该函数为限制逐层深入搜索道路网络的节点，这样最终将获得一组道路网络的节点，连接各个节点生成第一导航路径。4.根据权利要求1所述的一种混合无线自适应导航方法，其特征在于，在步骤3中，所述根据UWB定位生成第二导航路径的方法为：通过UWB定位传感器的接入点的UWB信号实时获取当前的空间坐标，先求出需要提供导航服务的空间区域的道路网络中各节点直接相邻节点的最大个数，简称为最大邻接点，用变量MaxNum表示，然后以MaxNum作为矩阵的列数，以道路网络中的节点总数n作为矩阵的行数，构造邻接节点矩阵J来描述道路网络中节点间的邻接关系，J的行按节点号从小到大顺序排列，与节点i邻接的节点号卸载矩阵的第i行，如果节点i的邻接节点个数小于MaxNum，则以0填充第i行直到填满，构造与J结构相同的初始判断矩阵DJ，同时将J中个元素邻接关系对应的边的权值填在同一位置上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟勇，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44