一种室内混合定位半物理仿真方法及平台技术

本发明专利技术公开了一种室内混合定位半物理仿真方法及平台，包括定位信号信息实测数据库、定位信号仿真模块及定位信号输出模块，其中，所述定位信号信息实测数据库存储栅格化真实定位信息；所述定位信号仿真模块用于在已有采集的信号信息基础上对输入仿真路径及自定义规则进行半物理仿真得到定位数据集；所述定位信号输出模块用于对存储的仿真数据整理固定格式后进行输出。本发明专利技术融合现有大多数室内定位技术，实现对真实采集数据存储融合、半实物仿真的能力，而且系统方便进行多种室内定位技术的实际验证、仿真测试。

A semi physical simulation method and platform for indoor hybrid positioning

【技术实现步骤摘要】
一种室内混合定位半物理仿真方法及平台
本专利技术涉及一种室内混合定位半物理仿真方法及平台，属于室内导航定位技术及半物理仿真领域。
技术介绍
定位技术是基于位置服务(LocationBasedService,LBS)的关键技术之一。卫星信号由于遮挡等干扰是很难到达室内的，则基于卫星系统的定位与导航并不适用于室内定位。因此，这就需要其它定位解决方案应用于室内定位与导航。目前，常见的室内定位技术主要有基于基站的室内定位技术，基于射频信号的室内定位技术，基于计算机视觉的室内定位技术及基于惯性传感器的室内定位技术等。目前室内定位信号仿真方式主要通过基于数学模型的数值分析方法，即采用计算机程序来求解数学模型的模拟数值，达到对室内定位信号模拟产生和定位仿真。但实际室内定位场景的环境复杂、干扰因素多变、定位技术数据类型众多、实际系统问题乃至信号感知解算问题未知，导致室内定位信号的数值模拟难以用数学模型描述。因此，采用传统的数学模型或计算机模拟难以达到室内定位信号的模拟，只有合理仿真室内定位信号更有利于对室内定位技术的前期方案设计、基础设施部署、算法方法改进验证和更真实测试评价等。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种室内混合定位半物理仿真方法及平台。利用已采集的室内环境下多个定位相关信号，并通过定位信号仿真模块按照定义的规则自适应生成符合路线仿真数据集，最后使用定位信号输出模块输出半物理仿真产生的数据集，从而实现对室内定位环境定位信号分布的半物理仿真建模，为后续室内定位系统方法提供平台支持，同时可根据实际情况采集并分析不同轨迹信息数据、环境干扰基础布置等因素的影响，为改进定位算法、模拟移动目标逃生提供依据。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种室内混合定位半物理仿真方法，具体步骤如下：步骤1，通过移动终端在不同采集模式下遍历室内空间，采集室内空间不同实测位置点处的混合定位信号，建立定位信号实测数据库；所述采集模式包括不同运动路径和不同运动速度，所述混合定位信号包括WiFi信号、惯性信号、伪卫星信号、蓝牙信号和超宽带信号；步骤2，根据仿真需求自定义仿真规则，在步骤1建立的定位信号实测数据库中搜索是否存在与仿真位置点重合且满足仿真规则的实测位置点，若存在，则取出实测位置点对应的满足仿真规则的定位信号数据放入仿真数据集；否则采用k近邻算法计算出该仿真位置点的定位信号数据放入仿真数据集，具体如下：2.1，找出满足仿真规则的该仿真位置点的k个最近邻实测位置点；2.2，计算该仿真位置点的到最近邻实测位置点之间的欧式距离：其中，L(pi)为该仿真位置点的到第i个最近邻实测位置点pi之间的欧氏距离，i＝1,2,…,k，(xi,yi)为pi的坐标，(x,y)为该仿真位置点的的坐标；2.3，该仿真位置点的定位信号数据其中，Ri为pi对应的满足仿真规则的定位信号数据，LLi＝μL(pi)+γL(θi)，θi＝{vi,ai}为对应pi的仿真需求信息量，vi、ai分别为对应pi的行走速度大小、加速度大小，θ＝{v,a}为该仿真位置点的仿真需求信息量，v、a分别为对应该仿真位置点的行走速度大小、加速度大小，μ为该仿真位置点的位置信息的权重，μ+γ＝1，LLj＝μL(pj)+γL(θj)，L(pj)为该仿真位置点的到第j个最近邻实测位置点pj之间的欧氏距离，(xj,yj)为pj的坐标，θj＝{vj,aj}为对应pj的仿真需求信息量，vj、aj分别为对应pj的行走速度大小、加速度大小，j＝1,2,…,k；步骤3，根据步骤3的仿真数据集，对定位算法进行仿真，以验证定位算法在不同仿真规则的精确度。作为本专利技术的进一步技术方案，所述定位信号实测数据库中的数据以栅格化形式存储，每一行数据代表某一实测位置点所能采集到的时间信息、运动速度信息、蓝牙信号强度信息、惯导信息、WiFi信号强度信息、伪卫星伪距信息及超宽带测距信息。作为本专利技术的进一步技术方案，所述仿真规则包括运动路径、运动速度以及仿真所需定位信号。另一方面，本专利技术还提供一种室内混合定位半物理仿真平台，包括：定位信号实测数据库、定位信号仿真模块以及所述定位信号输出模块，其中：所述定位信号信息实测数据库内存储根据如权利要求1中步骤1所述的方法采集到的定位信息；所述定位信号仿真模块用于根据如权利要求中步骤2所述的方法进行半物理仿真得到仿真数据集；所述定位信号输出模块用于对输出仿真数据集以进行定位算法的仿真。作为本专利技术的进一步技术方案，所述定位信息包括时间信息、运动速度信息、蓝牙信号强度信息、惯导信息、WiFi信号强度信息、伪卫星伪距信息及超宽带测距信息。作为本专利技术的进一步技术方案，所述定位信号输出模块将仿真数据集按照固定格式整理后输出，其中，输出格式包括WiFi数据格式、惯性数据格式、伪卫星数据格式、蓝牙数据格式及超宽带数据格式；所述WiFi数据格式为文件第一列为时间信息，其余列为每个WiFi节点的信号强度值；所述惯性数据格式第一列为时间信息，其余列分别为九轴传感器输出的三轴的加速度计输出值、三轴的陀螺仪输出值及三轴的磁力计输出值；所述伪卫星数据格式包括第一列为时间信息，其余各列分别为卫星号、伪距、载波、多普勒值、载噪比；所述蓝牙数据格式包括第一列为时间信息，其余各列为各个蓝牙信号强度值；所述超宽带数据格式包括第一列为时间信息，其余各列为定位节点到各个定位锚点的距离值。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术利用采集的真实定位信号，并通过定位信号输出模块将采集到的数据按照一定格式进行输出，从而实现对室内定位环境定位信号分布的半物理仿真建模，为后续室内定位系统方法提供平台支持，同时可根据实际情况分析不同轨迹信息数据、环境干扰基础布置等因素的影响，为改进定位算法、模拟移动目标逃生提供依据。附图说明图1是本专利技术的一种室内定位系统的半物理仿真平台的示意图；图2是本专利技术几种遍历路径示意图，其中，(a)是逆时针遍历示意图，(b)是顺时针遍历示意图，(c)是横向遍历示意图，(d)是纵向遍历示意图；图3是本专利技术的半物理仿真流程示意图；图4是本专利技术的定位信号输出模块示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1所示，一种室内混合定位半物理仿真平台，包括定位信号实测数据库、定位信号仿真模块以及所述定位信号输出模块。所述定位信号实测数据库存储栅格化定位信息，包括在定位环境中对应实测位置点所采集到的时间信息、运动速度信息、蓝牙信号强度信息、惯导信息、WiFi信号强度信息、伪卫星伪距信息及超宽带测距信息。这些信息存储在关系型数据库中，每一行数据代表某一实测位置点所能采集到的时间信息、运动速度信息、蓝牙信号强度信息、惯导信息、WiFi信号强度信息、伪卫星伪距信息及超宽带测距信息。其中，蓝牙信号强度信息[bt1,bt2,...,btm]表示m个蓝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内混合定位半物理仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：/n步骤1，通过移动终端在不同采集模式下遍历室内空间，采集室内空间不同实测位置点处的混合定位信号，建立定位信号实测数据库；所述采集模式包括不同运动路径和不同运动速度，所述混合定位信号包括WiFi信号、惯性信号、伪卫星信号、蓝牙信号和超宽带信号；/n步骤2，根据仿真需求自定义仿真规则，在步骤1建立的定位信号实测数据库中搜索是否存在与仿真位置点重合且满足仿真规则的实测位置点，若存在，则取出实测位置点对应的满足仿真规则的定位信号数据放入仿真数据集；否则采用k近邻算法计算出该仿真位置点的定位信号数据放入仿真数据集，具体如下：/n2.1，找出满足仿真规则的该仿真位置点的k个最近邻实测位置点；/n2.2，计算该仿真位置点的到最近邻实测位置点之间的欧式距离：

【技术特征摘要】
1.一种室内混合定位半物理仿真方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1，通过移动终端在不同采集模式下遍历室内空间，采集室内空间不同实测位置点处的混合定位信号，建立定位信号实测数据库；所述采集模式包括不同运动路径和不同运动速度，所述混合定位信号包括WiFi信号、惯性信号、伪卫星信号、蓝牙信号和超宽带信号；
步骤2，根据仿真需求自定义仿真规则，在步骤1建立的定位信号实测数据库中搜索是否存在与仿真位置点重合且满足仿真规则的实测位置点，若存在，则取出实测位置点对应的满足仿真规则的定位信号数据放入仿真数据集；否则采用k近邻算法计算出该仿真位置点的定位信号数据放入仿真数据集，具体如下：
2.1，找出满足仿真规则的该仿真位置点的k个最近邻实测位置点；
2.2，计算该仿真位置点的到最近邻实测位置点之间的欧式距离：其中，L(pi)为该仿真位置点的到第i个最近邻实测位置点pi之间的欧氏距离，i＝1,2,…,k，(xi,yi)为pi的坐标，(x,y)为该仿真位置点的的坐标；
2.3，该仿真位置点的定位信号数据其中，Ri为pi对应的满足仿真规则的定位信号数据，LLi＝μL(pi)+γL(θi)，θi＝{vi,ai}为对应pi的仿真需求信息量，vi、ai分别为对应pi的行走速度大小、加速度大小，θ＝{v,a}为该仿真位置点的仿真需求信息量，v、a分别为对应该仿真位置点的行走速度大小、加速度大小，μ为该仿真位置点的位置信息的权重，μ+γ＝1，LLj＝μL(pj)+γL(θj)，L(pj)为该仿真位置点的到第j个最近邻实测位置点pj之间的欧氏距离，(xj,yj)为pj的坐标，θj＝{vj,aj}为对应pj的仿真需求信息量，vj、aj分别为对应pj的行走速度大小、加速度大小，j＝1,2,…,k；
步骤3，根据步骤3的仿真数据集，对定位算法进行仿真，以验证定位算法在不同仿真规则的精确度。


2.如权利要求1所述的一种室内混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳媛，戴鹏，王伟，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32