一种室内定位指纹的采集方法技术

本发明专利技术提供了一种室内定位指纹的采集方法，通过将第一惯导模块和第二惯导模块分别安装于目标对象的脚部位，保证第一惯导模块与脚、第二惯导模块与脚不发生位置偏移，然后利用零速修正和多模块之间的相对位置关系约束进行组合解算得到的高精度位置信息，接下来通过指纹采集设备同时接收室内定位指纹和惯导模块的位置信息，并以位置信息与定位指纹的到达时间作为基准完成时间同步；再将处理后的位置信息结合采集到的室内定位指纹，从而进一步提升惯导模块的定位精度，进而完成室内定位指纹数据的采集。本发明专利技术实现了高精度、高效率的室内定位指纹的采集。

【技术实现步骤摘要】
一种室内定位指纹的采集方法
本专利技术涉及室内定位
，尤其涉及一种室内定位指纹的采集方法。
技术介绍
随着位置服务(LBSLocationBasedService)对人们日常生活的影响不断增加，无处不在的定位需求将变得越来越强烈。室内定位作为打通导航定位“最后一公里”的实现方式，已然成为了重要的需求和研究热点。目前采用的室内定位的方法包括光源、音频、超宽带、地磁、Wi-Fi(Wireless-Fidelity)、蓝牙、ZigBee(紫蜂协议)、激光/视觉SLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)、伪卫星和惯性导航等。由于成本限制和用户需求的因素，基于Wi-Fi、蓝牙、地磁等指纹的定位系统是当前应用最为广泛室内导航定位途径之一。基于指纹定位的基本原理为，数据库训练阶段，在需要定位服务的区域进行均匀的参考点坐标测量，且在每个参考点采集定位指纹，然后将定位指纹与参考坐标一一映射构建定位指纹数据库；实时定位阶段，将接收采集的各种传感器信号与数据库中的信号进行相似性计算，相似度最高的指纹对应的坐标即为最终定位结果。其中，定位指纹数据库的质量是决定最终定位效果的基础条件。然而，现阶段的室内定位指纹采集过程繁琐且精度低，同时定位指纹随时间易发生变动，系统维护的高成本严重限制了指纹定位技术的推广。因此，精确、快速地采集室内指纹信号，是提高基于指纹的室内定位精度、提高维护效率、降低成本的关键。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种室内定位指纹的采集方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在的精度较低的技术问题。本专利技术提供了一种室内定位指纹的采集方法，应用于室内定位指纹采集系统，所述系统包括第一惯导模块、第二惯导模块和指纹采集设备，所述方法包括：步骤S101：将所述第一惯导模块和所述第二惯导模块分别安装于目标对象的左脚与右脚，并建立所述第一惯导模块与所述指纹采集设备之间、所述第二惯导模块与室内指纹采集设备之间的通信链路；步骤S102：初始化所述第一惯导模块和所述第二惯导模块的导航状态信息，并基于零速修正和相对位置关系约束对所述导航状态信息进行处理，获得处理后的位置信息，其中，所述相对位置关系约束为所述第一惯导模块与所述第二惯导模块之间的相对位置关系约束；步骤S103：所述指纹采集设备采集所述目标对象的室内定位指纹信息的同时，通过所述通信链路接收所述处理后的位置信息；步骤S104：基于所述室内定位指纹信息和所述处理后的位置信息，获得定位指纹数据。进一步地，步骤S101中，通过蓝牙或者Wi-Fi构建所述通信链路。进一步地，所述相对位置关系约束包括不等式约束和等式约束，步骤S102具体包括：步骤S1021：利用所述第一惯导模块和所述第二惯导模块提取约束信息，基于所述约束信息对所述导航状态信息进行修正；步骤S1022：对修正后的导航状态信息通过所述不等式约束和所述等式约束进行处理，获得所述处理后的位置信息。进一步地，所述导航状态信息包括位置、速度和姿态，步骤S1021具体包括：判断所述目标对象的脚底与地面是否处于接触状态，如果是，则所述第一惯导模块和所述第二惯导模块的真实速度为零，然后采用扩展卡尔曼滤波进行数据融合修正所述导航状态中的速度误差，并改善位置估计和姿态估计，获得修正后的导航状态信息；步骤S1022具体包括：构建所述目标对象左脚与右脚之间不等式约束，所述不等式约束如下：其中，(x1,y1,z1)和(x2,y2,z2)分别为第一惯导模块的位置坐标和第二惯导模块的位置坐标，MaxDis为实际行走过程中左右双脚之间的实际可允许的最大距离，上标i为惯导模块的位置序号，当将所述第一惯导模块和所述第二惯导模块之间的距离不满足上述不等式约束时，则使用扩展卡尔曼滤波将所述第一惯导模块和所述第二惯导模块的相对位置关系约束到预设范围；构建单个脚步周期内两脚之间距离的等式约束，所述等式约束为：Min(d1,d2,…,dn)＝Const其中，Const为预设定值，d1、d2、dn分别为每次检测到的两脚之间距离，当所述第一惯导模块与所述第二惯导模块达到最小距离时，则以Const作为观测量进行卡尔曼滤波，对修正后的导航状态信息进行处理，获得所述处理后的位置信息。进一步地，步骤S103具体包括：指纹采集设备在接收到所述处理后的位置信息时，标记系统时间，并以所述系统时间为基准，线性内插每个室内定位指纹信息的参考位置，存储于所述设备上。进一步地，所述方法还包括：以第一次经过路标点时所述第一惯导模块或所述第二惯导模块的位置估计结果，标定所述路标点的坐标，当再次经过所述路标点时，则采用所述路标点的坐标修正当前时刻的位置。本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：在本专利技术提供的方法中，通过将第一惯导模块和第二惯导模块分别安装于目标对象的左脚与右脚，并建立第一惯导模块与指纹采集设备之间、第二惯导模块与室内指纹采集设备之间的通信链路；然后初始化第一惯导模块和第二惯导模块的导航状态信息，并基于零速修正和相对位置关系约束对导航状态信息进行处理，获得处理后的位置信息，指纹采集设备采集目标对象的室内定位指纹信息的同时，通过通信链路接收处理后的位置信息；再基于室内定位指纹信息和处理后的位置信息，获得定位指纹数据。利用零速修正和多模块之间的相对位置关系约束进行组合解算，可以得到的高精度位置信息，从而可以提高精度，并且指纹采集设备同时接收室内定位指纹信息和惯导模块的位置信息，以位置信息与定位指纹信息的到达时间作为基准完成时间同步，并结合采集到的室内定位指纹信息，从而可以进一步提升第一惯导模块和第二惯导模块的定位精度，完成室内定位指纹数据的采集。解决了现有技术中的方法存在的精度较低的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中一种室内定位指纹的采集方法的流程图。图2为本专利技术实施例中一种室内定位指纹采集系统的安装示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种室内定位指纹的采集方法，用以改善方法存在的精度较低的技术问题。本申请实施例中的技术方案，总体思路如下：将第一惯导模块和第二惯导模块分别安装于目标对象的脚部位，保证第一惯导模块与脚、第二惯导模块与脚不发生位置偏移，利用零速修正和多模块之间的相对位置关系约束进行组合解算得到的高精度位置信息，指纹采集设备同时接收室内定位指纹和惯导模块的位置信息，并以位置信息与定位指纹的到达时间作为基准完成时间同步；再将处理后的位置信息结合采集到的室内定位指纹，进一步提升惯导模块的定位精度，进而完成室内定位指纹数据的采集。通过上述方法，本专利技术可解决室内定位指纹采集效率低、采集精度低、采集工作繁杂的问题，可以充分利用高精度自主导航定位方法--脚上安装惯导模块以提供定位指纹的参考轨迹，从而实现一种简单易行且高效率、高精度的室内定位指纹数据采集的方法。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内定位指纹的采集方法，其特征在于，应用于室内定位指纹采集系统，所述系统包括第一惯导模块、第二惯导模块和指纹采集设备，所述方法包括：步骤S101：将所述第一惯导模块和所述第二惯导模块分别安装于目标对象的左脚与右脚，并建立所述第一惯导模块与所述指纹采集设备之间、所述第二惯导模块与室内指纹采集设备之间的通信链路；步骤S102：初始化所述第一惯导模块和所述第二惯导模块的导航状态信息，并基于零速修正和相对位置关系约束对所述导航状态信息进行处理，获得处理后的位置信息，其中，所述相对位置关系约束为所述第一惯导模块与所述第二惯导模块之间的相对位置关系约束；步骤S103：所述指纹采集设备采集所述目标对象的室内定位指纹信息的同时，通过所述通信链路接收所述处理后的位置信息；步骤S104：基于所述室内定位指纹信息和所述处理后的位置信息，获得定位指纹数据。

【技术特征摘要】
1.一种室内定位指纹的采集方法，其特征在于，应用于室内定位指纹采集系统，所述系统包括第一惯导模块、第二惯导模块和指纹采集设备，所述方法包括：步骤S101：将所述第一惯导模块和所述第二惯导模块分别安装于目标对象的左脚与右脚，并建立所述第一惯导模块与所述指纹采集设备之间、所述第二惯导模块与室内指纹采集设备之间的通信链路；步骤S102：初始化所述第一惯导模块和所述第二惯导模块的导航状态信息，并基于零速修正和相对位置关系约束对所述导航状态信息进行处理，获得处理后的位置信息，其中，所述相对位置关系约束为所述第一惯导模块与所述第二惯导模块之间的相对位置关系约束；步骤S103：所述指纹采集设备采集所述目标对象的室内定位指纹信息的同时，通过所述通信链路接收所述处理后的位置信息；步骤S104：基于所述室内定位指纹信息和所述处理后的位置信息，获得定位指纹数据。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S101中，通过蓝牙或者Wi-Fi构建所述通信链路。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对位置关系约束包括不等式约束和等式约束，步骤S102具体包括：步骤S1021：利用所述第一惯导模块和所述第二惯导模块提取约束信息，基于所述约束信息对所述导航状态信息进行修正；步骤S1022：对修正后的导航状态信息通过所述不等式约束和所述等式约束进行处理，获得所述处理后的位置信息。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述导航状态信息包括位置、速度和姿态，步骤S1021具体包括：判断所述目标对象的脚底与地面是否处于接触状态，如果是，则所述第一惯导模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：旷俭，牛小骥，陈新耿，李雨，张鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42