基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法技术

本发明专利技术公开了一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，包括如下步骤：S1，区域识别定位；S2，惯性导航；S3，地图路径数据的辅助导航。本发明专利技术很大程度上依赖于终端本身的传感器数据和地图路径数据，对于无线信号的依赖性低，使布设和维护成本得到大大降低；同时传感器数据、地图路径数据、无线信号协同工作的定位导航技术，使室内定位导航的精度得到大幅提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种导航技术，尤其是指一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法。
技术介绍
现有室内定位导航技术种类众多，从定位原理分主要有基于识别码（ID）定位法、几何定位法、和指纹定位法等。基于识别码（ID）的定位方法通过识别接入点的ID，比如WiFi无线接入点、或者蓝牙信号等各种信号源，结合预设的接入点ID对应的室内位置，来识别用户终端所在区域，但该定位系统取决于接入点布设的密度，如果需要较高的定位精度，就需要很高的接入点布设密度，增加了硬件布设成本和维护成本；几何定位技术通过测量终端与已知坐标的定位节点间的几何关系进行定位,包括基于距离的定位技术、基于距离差的定位技术、基于信号达到角的定位技术等，但该定位技术的缺点是在测量终端和定位节点非视距可见时（中间有墙体等障碍物）误差较大，精度不够；指纹定位技术分为离线和在线两个阶段，离线阶段对室内环境进行网格划分，然后进行信号特征值（比如WiFi信号强度等数据）的数据采集，形成指纹数据库，在线阶段用户终端实时采集信号特征值，通过匹配算法将实时信号特征值和指纹数据库进行指纹匹配，计算出终端的坐标位置，指纹定位法的基本假设是离线阶段采集指纹的信号特征和定位时候的信号特征是一致的，但是由于WiFi或者蓝牙等无线信号受环境等各种因素影响很大，以致于定位精度受到很大影响，指纹数据库的采集和维护也是需很大的成本投入。
技术实现思路
为了解决现有技术都存在定位精度不够以及维护成本高的问题，本专利技术提出了一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，提高室内定位精度，降低系统成本。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，包括如下步骤：S1，区域识别定位：将移动终端所处的需要定位导航的室内环境分隔成若干个单元区域，基于WiFi、蓝牙、地磁、灯光、声波中的一种或多种信号源，利用识别码定位法、几何定位法或者指纹定位法，初步推断终端所处的区域；S2，惯性导航：调用移动终端自带的传感器，包括加速器、三轴陀螺仪、电子罗盘、压力传感器中的一种或多种，来进一步判断终端的运动轨迹，以实现用户终端运动中的实时定位导航功能；S3，地图路径数据的辅助导航：与室内地图相关的地图路径数据结合，对定位导航进行辅助修正，达到更高的定位导航精度和准确度。作为优选，所述的步骤S1中，无线信号源为WiFi信号或蓝牙信号。作为优选，所述的步骤S1中，所述的单元区域为网格状的3米乘3米的正方形区域。若干个单元区域，可以是网格状的3米乘3米的正方形区域，也可以是形状不规则的区域。作为优选，所述的步骤S1中，所要定位的室内环境内布设若干个蓝牙4.0发射器。作为优选，所述的步骤S2中，还包含误差校准修正步骤，即惯性导航完成后对误差是否需要修正进行判断，若是则返回步骤S1再进行区域识别定位，若否则进入步骤S3。由于惯性导航普遍都存在误差和漂移误差累计的问题，长距离依赖于惯性导航会造成误差太大而使得定位精度效果非常不好，因此本专利技术需要做阶段性校准的工作，即惯性导航完成后对误差是否需要修正进行判断。本专利技术的有益效果是：很大程度上依赖于终端本身的传感器数据和地图路径数据，对于无线信号的依赖性低，使布设和维护成本得到大大降低；同时传感器数据、地图路径数据、无线信号协同工作的定位导航技术，使室内定位导航的精度得到大幅提高。附图说明图1是本专利技术的一种流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，具体步骤如下。S1，区域识别定位。将移动终端所处的需要定位导航的室内环境分隔成若干个单元区域，比如网格状的3米乘3米的正方形作为一个区域，也可以是形状不规则的区域。然后，基于WiFi、蓝牙、地磁、灯光、声波中的一种或多种信号源，利用识别码定位法、几何定位法或者指纹定位法，初步推断终端所处的区域。根据现有的技术实现区域判断有较高的正确率以及稳定性，并且实现的成本较低。在基础设施不够完善的室内场馆，我们可以布设一些简单的信号源，比如蓝牙4.0发射器件，以提供区域判断的准确率和稳定性。蓝牙4.0元器件具有价格低、耗电量低（多数使用纽扣电池）、易于部署和维护等优点。判断出区域后，初始定位设定为区域中心，在区域判断是正确的情况下，定位的误差值将控制在区域的最大半径以内。区域识别定位，最简单的一种区域判断方法是在每个区域布置一个蓝牙4.0发射器，当终端进入该区域时，接收到改区域的蓝牙4.0信号最强，那么就判断终端在这个区域内部。此外，还可以利用WiFi的指纹定位法，通过找到终端扫描的信号指纹和指纹数据库中最相近的指纹，来判断终端属于哪一个区域。当然，我们可以利用其它的一些现有的定位技术来实现区域的识别判断。S2，惯性导航。调用移动终端自带的传感器，包括加速器、三轴陀螺仪、电子罗盘、压力传感器中的一种或多种，来进一步判断终端的运动轨迹，以实现用户终端运动中的实时定位导航功能。本专利技术通过计算机程序去调用终端的各种传感器数据，包括加速器、三轴陀螺仪、电子罗盘、压力传感器等一种或多种传感器数据，来推断终端设备的运动方向和位移。运动方向的判断，本专利技术利用系统自身携带的指南针读数以及地图和正北方向的夹角来计算出终端相对于地图的运动方向；运动位移的判断，本专利技术用步态检测，即通过判断用户走的步数和判断用户每一步的平均步长，将两者相乘得到用户移动的相对距离。对于步数的估计，本专利技术通过加速计的读数，提取数竖直方向的分量，并根据器波形来判断，同时波形还提供步频的读数；对于步长的估计，本专利技术通过步长和步频的一个线性关系式y=ax+b来推断，其中x为步频，y为步长，a和b为经验参数，步频越快，步长越大。参数a和b，可以通过经验和统计数据预设一个初始值。但是惯性导航普遍都存在误差和漂移误差累计的问题，长距离依赖于惯性导航会造成误差太大而使得定位精度效果非常不好，因此本专利技术需要做阶段性校准的工作，即惯性导航完成后对误差是否需要修正进行判断，若是则返回步骤S1再进行区域识别定位，若否则进入步骤S3。区域之间利用惯性导航来做定位，而每经过一个区域，利用区域识别定位来做校准，将惯性导航的误差一直控制在可接受的一个较小的范围内。同时，本专利技术设有一套自学习的机制，当用户从一个区域走到另外一个区域时，本专利技术根据这两个区域的距离和用户的步频来对上述线性关系中的参数a和b来做一个调整。S3，地图路径数据的辅助导航。与室内地图相关的地图路径数据结合，对定位导航进行辅助修正，达到更高的定位导航精度和准确度。在前两个步骤的基础上，本专利技术以地图路径作为辅助来增强定位导航的效果。在室内走道环境中，如地图路径数据储存的是走道中间的一条可行路线，本专利技术通过区域定位和惯性导航实现的很可能是沿着这条路线上下浮动的一条连续曲线，那么可以利用所在区域的地图路径数据来对最终的导航结果做一个优化，将上下轻微浮动的这些噪音去除，将导航结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，其特征在于：包括如下步骤：S1，区域识别定位：将移动终端所处的需要定位导航的室内环境分隔成若干个单元区域，基于WiFi、蓝牙、地磁、灯光、声波中的一种或多种信号源，利用识别码定位法、几何定位法或者指纹定位法，初步推断终端所处的区域；S2，惯性导航：调用移动终端自带的传感器，包括加速器、三轴陀螺仪、电子罗盘、压力传感器中的一种或多种，来进一步判断终端的运动轨迹，以实现用户终端运动中的实时定位导航功能；S3，地图路径数据的辅助导航：与室内地图相关的地图路径数据结合，对定位导航进行辅助修正，达到更高的定位导航精度和准确度。

【技术特征摘要】
1.一种基于区域定位结合惯性导航和地图路径的室内导航方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，区域识别定位：将移动终端所处的需要定位导航的室内环境分隔成若干个单元区域，基于WiFi、蓝牙、地磁、灯光、声波中的一种或多种信号源，利用识别码定位法、几何定位法或者指纹定位法，初步推断终端所处的区域；
S2，惯性导航：调用移动终端自带的传感器，包括加速器、三轴陀螺仪、电子罗盘、压力传感器中的一种或多种，来进一步判断终端的运动轨迹，以实现用户终端运动中的实时定位导航功能；
S3，地图路径数据的辅助导航：与室内地图相关的地图路径数据结合，对定位导航进行辅助修正，达到更高的定位导航精度和准确度。
2.根据权利要求1所述的基于区域定位结合惯性导...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永鑫，
申请(专利权)人：杭州酷班科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33