室内复杂环境下的路径导航方法技术

本发明专利技术提供一种室内环境下的路径导航方法，当智能移动终端移至不同位置时，服务器端通过UWB基站返回的信息进行定位，定位到UWB标签的地理位置。用户通过智能移动终端访问服务器，服务器收到信息反馈给用户行走路线，定位及最短路径分析过程在服务器实现，将分析结果提供给智能移动终端。适用于室内环境错综复杂的火电厂等场景；利用智能移动终端的惯性传感器所测量的数据进行计算，在服务器接收到的距离数据的数量不够时，结合惯性导航技术进行辅助定位，具有成本低、精度高、受环境影响小的优点，从而提高室内复杂环境下的定位及导航的准确性。

Path Navigation Method in Indoor Complex Environment

The invention provides a path navigation method in indoor environment. When the intelligent mobile terminal moves to different locations, the server terminal locates the location of the UWB tag through the information returned by the UWB base station. Users access the server through the smart mobile terminal, and the server receives information feedback to the user's route. The process of locating and shortest path analysis is implemented in the server, and the analysis results are provided to the smart mobile terminal. It is suitable for complex indoor environment such as thermal power plants. When the number of distance data received by the server is insufficient, the inertial navigation technology is used to assist positioning. It has the advantages of low cost, high accuracy and little environmental impact, so as to improve the positioning and navigation in complex indoor environment. Accuracy.

【技术实现步骤摘要】
室内复杂环境下的路径导航方法
本专利技术属于物联网应用
，尤其涉及室内复杂环境下的路径导航方法。
技术介绍
导航需要实时对目标进行定位，定位准确才能更好的规划路径，进行准确的导航。GPS定位技术具有局限性，比如当被定位物体位于室内时就难以接收到卫星的信号，而且GPS的定位精度在米量级，对于某些需要精确定位的情况，GPS的精度就远远不够。为解决上述技术问题，本领域技术人员提出基于UWB的室内定位方法，具有定位精度高、抗干扰能力强、功耗低等优点，但是其建设成本高，大规模应用上受到限制。除此之外，当室内环境过于复杂时，UWB易丢失，使得服务接收不到足够的测距距离，从而无法精确的对目标进行定位，无法给出准确的导航结果。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种室内复杂环境下的路径导航方法。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。本专利技术采用如下技术方案：在一些可选的实施例中，提供一种室内复杂环境下的路径导航方法，包括：当服务器获取的距离数据的数量小于3时，所述服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算，以获取所述智能移动终端当前的位置信息；所述服务器将所述位置信息与地图中的可通行区域进行比较，找出与运动轨迹匹配度最高的路径，将所述位置信息投影在地图上，并使用途中道路的关键点进行导航。在一些可选的实施例中，所述服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算的过程，包括：所述服务器基于所述智能移动终端内置的方向传感器以获取所述智能移动终端的航向角；所述服务器基于所述智能移动终端内置的加速度传感器的测量数据，测算出所述智能移动终端携带者的步长值以及步速，从而算出所述智能移动终端的位移；所述服务器基于所述智能移动终端的位移并结合上一时刻基于UWB的定位结果，测算出所述智能移动终端当前的位置信息。在一些可选的实施例中，所述的室内复杂环境下的路径导航方法，该方法之前包括：在待定位区域内布置若干UWB基站，令UWB标签与智能移动终端进行一一对应；UWB标签和UWB基站组网通信，各个UWB基站计算飞行时间并发送至所述服务器；所述服务器接收由UWB基站上传的飞行时间进行计算，从而获取距离数据。在一些可选的实施例中，UWB标签与智能移动终端对应的方式为，UWB标签与智能移动终端通过蓝牙模块无线连接，对智能移动终端的定位即是对与智能移动终端相对应的UWB标签进行定位。在一些可选的实施例中，所述的室内复杂环境下的路径导航方法，还包括：当所述服务器接收到的距离数据的数量大于等于3时，采用三边定位法计算出所述UWB标签当前的位置信息。在一些可选的实施例中，所述途中道路的关键点包括：拐弯点。在一些可选的实施例中，所述的室内复杂环境下的路径导航方法，还包括：所述服务器对距离数据进行预平滑滤波处理，滤除测量噪声及输入噪声。本专利技术所带来的有益效果：适用于室内环境错综复杂的火电厂等场景；利用智能移动终端的惯性传感器所测量的数据进行计算，在服务器接收到的距离数据的数量不够时，结合惯性导航技术进行辅助定位，具有成本低、精度高、受环境影响小的优点，从而提高室内复杂环境下的定位及导航的准确性。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。附图说明图1是本专利技术室内复杂环境下的路径导航方法的流程示意图；图2是本专利技术待定位区域的示意图。具体实施方式以下描述和附图充分地示出本专利技术的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本专利技术的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。如图1所示，在一些说明性的实施例中，提供一种室内复杂环境下的路径导航方法，当智能移动终端移至不同位置时，服务器端通过UWB基站返回的信息进行定位，定位到UWB标签的地理位置。用户通过智能移动终端访问服务器，服务器收到信息反馈给用户行走路线，定位及最短路径分析过程在服务器实现，服务器将分析结果提供给智能移动终端。智能移动终端可为手机或平板电脑。本专利技术的室内复杂环境下的路径导航方法包括：101：如图2所示，在待定位区域内布置若干UWB基站，在图2中用字母A表示UWB基站，数量至少为四个，UWB基站的位置信息事先已测试确定。待定位区域内还具有若干UWB标签，在图2中用字母T表示UWB标签。UWB标签与智能移动终端进行一一对应，UWB标签与智能移动终端均由用户进行携带，UWB标签与智能移动终端对应的方式为，UWB标签与智能移动终端通过蓝牙模块无线连接，对智能移动终端的定位即是对与所述智能移动终端相对应的UWB标签进行定位。102：UWB标签和UWB基站组网通信，各个UWB基站计算飞行时间并发送至服务器。其中，UWB标签向UWB基站发送的消息中携带时间戳，因此UWB基站可计算出飞行时间。103：服务器接收由UWB基站上传的飞行时间进行计算，从而获取距离数据。服务器将飞行时间与光速相乘，即可得到UWB标签与自身通信的UWB基站之间的距离数据。UWB基站的飞行时间数据经有线通信模块传输至服务器。104：服务器对距离数据进行预平滑滤波处理，滤除测量噪声及输入噪声。在室内建模时，考虑测量噪声、输入噪声等影响，对测量的距离数据先进行滤除连续不变值、突变值和零值操作，再进行预平滑滤波处理，平滑滤波公式如下：其中，dn第n个测距结果，为对应的滤波器输出值，e为自然常数。显然，对于该滤波器而言，如果相邻两次测量的距离数据相差较小，则滤波结果接近当前测量的距离数据；如果相邻两次测量的距离数据相差较大，则滤波结果接近上次的滤波输出值。105：当服务器获取的距离数据的数量小于3时，服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算，以获取所述智能移动终端当前的位置信息。传感器组包括：加速度传感器、方向传感器以及陀螺仪。106：当服务器接收到的距离数据的数量大于等于3时，采用三边定位法计算出UWB标签当前的位置信息，即只是基于距离数据即可计算出UWB标签的位置信息。107：服务器完成定位后，服务器将位置信息与地图中的可通行区域进行比较，找出与运动轨迹匹配度最高的路径。通过位置信息与地图上矢量化的路段相近匹配，寻找当前行驶的路径，并将当前的定位点投影到地图路径上。采用地图匹配算法，具体是：根据曲线匹配原理和地理空间接近性原理，在目标运动的邻近区域内搜索所有的道路矢量路段及其组合，把这些组合路段分别与运动航迹求取匹配度量值，将其得到的最佳匹配度量值得组合路线作为目标的当前运动路线。然后，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.室内复杂环境下的路径导航方法，其特征在于，包括：当服务器获取的距离数据的数量小于3时，所述服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算，以获取所述智能移动终端当前的位置信息；所述服务器将所述位置信息与地图中的可通行区域进行比较，找出与运动轨迹匹配度最高的路径，将所述位置信息投影在地图上，并使用途中道路的关键点进行导航。

【技术特征摘要】
1.室内复杂环境下的路径导航方法，其特征在于，包括：当服务器获取的距离数据的数量小于3时，所述服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算，以获取所述智能移动终端当前的位置信息；所述服务器将所述位置信息与地图中的可通行区域进行比较，找出与运动轨迹匹配度最高的路径，将所述位置信息投影在地图上，并使用途中道路的关键点进行导航。2.根据权利要求1所述的室内复杂环境下的路径导航方法，其特征在于，所述服务器基于智能移动终端内置的传感器组所测量的数据进行测算的过程，包括：所述服务器基于所述智能移动终端内置的方向传感器以获取所述智能移动终端的航向角；所述服务器基于所述智能移动终端内置的加速度传感器的测量数据，测算出所述智能移动终端携带者的步长值以及步速，从而算出所述智能移动终端的位移；所述服务器基于所述智能移动终端的位移并结合上一时刻基于UWB的定位结果，测算出所述智能移动终端当前的位置信息。3.根据权利要求2所述的室内复杂环境下的路径导航方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟伟，唐蕾，陈烨，刘洋洋，骆舒，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32