一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，该方法在进行室内定位前，需建立三个地图：1、室内地磁指纹地图，根据室内地图规划，使用连续采集地磁强度的方法建立；2、BLE地标地图，根据室内地图规划，在人员密集处和必经处部署BLE设备，调整信号发射功率及地标通信范围的大小，进行构建；3、室内无线射频信号强度指纹地图，采用网格状的指纹点规划，在室内均匀部署指纹采集点，根据指纹采集点采集的数据进行构建。进行室内定位时，利用线性链条件随机场模型，分别将上述的三个地图建立相应的特征函数，根据不同的特征函数，利用改进的迭代尺度法对模型进行训练，并利用维特比算法实现定位位置的预测，具有很好的普适性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，尤其涉及大规模室内环境下的多种定位技术融合的室内定位方法，属于室内定位

技术介绍
目前室内定位方案主要是利用无线网络(Wireless Fidelity，Wi-Fi)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，BLE)等无线射频技术实现室内定位应用。再通过一些相应的定位方法，诸如基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication，RSSI)的方法、基于三边测量的方法、基于三角测量的方法、基于信号强度指纹值的方法等，从而计算得到室内行人的定位位置，再结合室内地图从而实现室内定位应用。不同于无线射频定位技术，利用室内地磁技术实现行人定位是目前较新的研究方向。室内地磁场主要由自然地磁场和现代钢筋结构的建筑(包括建筑内的金属障碍物和大功率电子设备等)共同决定，利用智能移动终端中的三轴磁力计可采集得到一个三维的磁力向量，并且室内场景中的地磁强度分布往往是唯一且稳定的。利用室内地磁场技术就能够实现室内定位应用。定位算法的性能指标有定位精度、定位鲁棒性、设备成本等。其中，定位精度是定位算法的关键指标。现有的这些定位方案主要是利用单一的定位技术实现室内定位应用，对于不同硬件设施配置的室内场景所提供的室内定位精度可能差别很大。并且这类基于单一定位技术的定位算法的精度往往过于依赖其使用的定位技术，以Wi-Fi定位技术为例：当所部署的Wi-Fi设备都能够正常运行时，结合适当的定位方法能够获得较好的定位精度，一旦Wi-Fi设备发生异常甚至无法工作就将严重影响定位方法的定位效果，大大降低室内定位的定位精度，甚至出现无法进行定位的情况。此外，若是部分Wi-Fi路由设备发生损坏，也将导致定位精度的下降。因此，仅仅利用单一无线射频技术的室内定位不是一个鲁棒的定位方案，特别是对于诸如博物馆、交通枢纽、商业中心等环境复杂的大型室内定位场景，这些场景往往对定位鲁棒性有更高的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，通过对室内地磁技术和室内无线射频定位技术的融合，提高了室内定位结果的普适性和鲁棒性。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，包括如下步骤：步骤1，获取室内地图，根据室内地图规划室内地磁指纹采集路径，通过采集路径采集室内地磁指纹，构建室内地磁指纹地图，根据室内地磁指纹地图中室内地磁强度变化趋势构建地磁特征函数；所述地磁特征函数公式t1为： t 1 ( Y t , X t M ) = ( Y t - μ t M ) ( Σ t M ) - 1 ( Y t - μ t M ) T , ]]>其中，Yt表示t时刻对应的定位位置坐标，表示t时刻的观测变量和分别表示根据t到t-1时刻之间的室内地磁强度变化趋势所计算得到的定位位置坐标的均值、协方差；步骤2，根据步骤1获取的室内地图，在室内人员密集之处和必经之处部署BLE设备，构建BLE地标地图，根据BLE设备的RSSI值构建地标信号峰值函数；所述地标信号峰值函数公式t2为： t 2 ( Y P , X t P ) = 1 , i f Y P = X t P 0 , o t h e r w i s e , ]]> X t P = m a x ( X t - i , 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取室内地图，根据室内地图规划室内地磁指纹采集路径，通过采集路径采集室内地磁指纹，构建室内地磁指纹地图，根据室内地磁指纹地图中室内地磁强度变化趋势构建地磁特征函数；所述地磁特征函数公式t1为：t1(Yt,XtM)=(Y-μtM)(ΣtM)-1(Y-μtM)T,]]>其中，Yt表示t时刻对应的定位位置坐标，表示t时刻的观测变量和分别表示根据t到t‑1时刻之间的室内地磁强度变化趋势所计算得到的定位位置坐标的均值、协方差；步骤2，根据步骤1获取的室内地图，在室内人员密集之处和必经之处部署BLE设备，构建BLE地标地图，根据BLE设备的RSSI值构建地标信号峰值函数；所述地标信号峰值函数公式t2为：t2(YP,XtP)=1,ifYP=XtP0,otherwiseXtP=max(Xt-i,Xt+i),]]>其中，YP表示BLE设备的RSSI峰值对应的定位位置坐标，Xt‑i、Xt+i分别表示在t‑i、t+i时刻采集得到的RSSI值，i表示采集间隔；步骤3，根据步骤1获取的室内地图，以网格状的形式在室内均匀采集无线射频信号强度指纹，构建无线射频信号强度指纹地图，根据无线射频信号强度指纹构建信号指纹特征函数；所述信号指纹特征函数公式t3为：t3(YtR,XtR)=-(YtR-μtR)(ΣtR)-1(YtR-μtR)T,]]>其中，YtR表示t时刻XtR对应的定位位置坐标，XtR表示t时刻的观测变量μtR和μtR、分别表示利用BLE指纹定位算法计算得到的定位位置坐标的均值、协方差；步骤4，建立线性链条件随机场模型，并利用改进的迭代尺度法对该模型进行训练，得到该模型的参数，将步骤1‑步骤3构建的三个特征函数t1、t2、t3代入线性链条件随机场模型，利用维比特算法进行定位位置坐标的计算。...

【技术特征摘要】
1.一种基于线性链条件随机场的融合室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取室内地图，根据室内地图规划室内地磁指纹采集路径，通过采集路径采集室内地磁指纹，构建室内地磁指纹地图，根据室内地磁指纹地图中室内地磁强度变化趋势构建地磁特征函数；所述地磁特征函数公式t1为： t 1 ( Y t , X t M ) = ( Y - μ t M ) ( Σ t M ) - 1 ( Y - μ t M ) T , ]]>其中，Yt表示t时刻对应的定位位置坐标，表示t时刻的观测变量和分别表示根据t到t-1时刻之间的室内地磁强度变化趋势所计算得到的定位位置坐标的均值、协方差；步骤2，根据步骤1获取的室内地图，在室内人员密集之处和必经之处部署BLE设备，构建BLE地标地图，根据BLE设备的RSSI值构建地标信号峰值函数；所述地标信号峰值函数公式t2为： t 2 ( Y P , X t P ) = 1 , i f Y P = X t P 0 , o t h e r w i s e X t P = max ( X t - i , X t + i ) , ]]>其中，YP表示BLE设备的RSSI峰值对应的定位位置坐标，Xt-i、Xt+i分别表示在t-i、t+i时刻采集得到的RSSI值，i表示采集间隔；步骤3，根据步骤1获取的室内地图，以网格状的形式在室内均匀采集无线射频信号强度指纹，构建无线射频信号强度指纹地图，根据无线射频信号强度指纹构建信号指纹特征函数；所述信号指纹特征函数公式t3为： t 3 ( Y t R , X t R ) ...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小龙，王屹进，孙雁飞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32