一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法及装置，方法包括：获取目标物体本次移动后的观测位置，并基于观测位置生成目标物体本次移动后的观测粒子；获取目标物体本次移动的观测步长和观测方向；基于目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子；确定观测粒子所处区域与更新粒子所处区域的重叠区域；当重叠区域中的粒子数目大于预设阈值时，将重叠区域内的所有粒子确定为目标物体本次移动后的第一目标粒子；基于目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算目标物体本次移动后的位置。将粒子方向引入到粒子更新过程中，能够提高基于粒子滤波的定位结果精确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法及装置
本专利技术涉及无线定位
，特别是涉及一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法及装置。
技术介绍
室内定位技术作为一个研究热点，一直被广泛关注。目前室内定位的主要技术包括：基于蓝牙，红外线，超声波等无线定位技术，以及行人航位推算(Pedestriandeadreckoning,PDR)，惯性导航系统(Inertialnavigationsystem,INS)等。这些技术广泛应用于办公室、家庭以及商场等场景的室内定位。但是在室内多遮挡、强干扰、非视距等恶劣环境下，往往会不可避免的出现信息丢失、出错等现象，导致只依赖单一的定位技术无法实现高精度的定位。因此研究多源信号融合定位技术具有重要意义。多源信号融合定位技术即综合多种定位技术来进行定位。然而在室内复杂环境下，各类传感器的数据观测误差导致了室内多传感器融合定位系统的待融合信息是非完备的，这给多源融合定位算法的研究带来了极大的困难和挑战。目前，针对这种非完备信息融合算法的研究主要是采用滤波算法进行处理，例如卡尔曼滤波和粒子滤波。然而，传统的粒子滤波算法在更新粒子的过程中考虑的因素较少，影响更新粒子对于目标真实位置的跟踪精度，导致基于更新粒子计算的最终定位结果也存在较大误差，即定位精度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法及装置，以实现提高定位精度。具体技术方案如下：为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法，所述方法包括：获取目标物体本次移动后的观测位置，并基于所述观测位置生成所述目标物体本次移动后的观测粒子；获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向；基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子；确定所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域；当所述重叠区域中的粒子数目大于预设阈值时，将所述重叠区域内的所有粒子确定为所述目标物体本次移动后的第一目标粒子；基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置。可选的，所述方法还包括：当所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域不存在重叠区域，或所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域中的粒子数目不大于所述预设阈值时，将所述更新粒子确定为所述目标物体本次移动后的第二目标粒子；基于所述目标物体本次移动后的第二目标粒子的位置与所述目标物体本次移动后的观测位置的距离，确定每个第二目标粒子的权重；基于所述第二目标粒子的位置和权重，计算所述目标物体本次移动后的位置。可选的，所述基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子的步骤，包括：基于如下公式，计算所述更新粒子的坐标：其中，i表示粒子序号，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的横坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的横坐标，Lstepk表示所述目标物体第k次移动的观测步长，表示以所述观测方向为中心均匀采样的L个角度中第j个角度，L表示均匀采样的角度个数，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的纵坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的纵坐标。可选的，所述方法还包括：获取所述目标物体所处区域范围的地图信息；在基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置之前，还包括：将每个第一目标粒子的位置与所述地图信息相匹配，基于匹配结果判断该第一目标粒子的位置合理性；所述位置合理性包括位置合理和位置不合理；舍去位置不合理的第一目标粒子。可选的，所述获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向的步骤，包括：基于行人航位推算算法，获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向。为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位装置，所述装置包括：第一获取模块，用于获取目标物体本次移动后的观测位置，并基于所述观测位置生成所述目标物体本次移动后的观测粒子；第二获取模块，用于获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向；更新模块，用于基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子；第一确定模块，用于确定所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域；第二确定模块，用于当所述重叠区域中的粒子数目大于预设阈值时，将所述重叠区域内的所有粒子确定为所述目标物体本次移动后的第一目标粒子；第一计算模块，用于基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置。可选的，所述装置还包括：第三确定模块，用于当所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域不存在重叠区域，或所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域中的粒子数目不大于所述预设阈值时，将所述更新粒子确定为所述目标物体本次移动后的第二目标粒子；第四确定模块，用于基于所述目标物体本次移动后的第二目标粒子的位置与所述目标物体本次移动后的观测位置的距离，确定每个第二目标粒子的权重；第二计算模块，用于基于所述第二目标粒子的位置和权重，计算所述目标物体本次移动后的位置。可选的，所述更新模块，具体用于：基于如下公式，计算所述更新粒子的坐标：其中，i表示粒子序号，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的横坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的横坐标，Lstepk表示所述目标物体第k次移动的观测步长，表示以所述观测方向为中心均匀采样的L个角度中第j个角度，L表示均匀采样的角度个数，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的纵坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的纵坐标。可选的，所述装置还包括地图匹配模块，所述地图匹配模块用于：获取所述目标物体所处区域范围的地图信息；将每个第一目标粒子的位置与所述地图信息相匹配，基于匹配结果判断该第一目标粒子的位置合理性；所述位置合理性包括位置合理和位置不合理；舍去位置不合理的第一目标粒子。可选的，所述第二获取模块，具体用于：基于行人航位推算算法，获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向。为了实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述任一基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法步骤。为了实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取目标物体本次移动后的观测位置，并基于所述观测位置生成所述目标物体本次移动后的观测粒子；/n获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向；/n基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子；/n确定所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域；/n当所述重叠区域中的粒子数目大于预设阈值时，将所述重叠区域内的所有粒子确定为所述目标物体本次移动后的第一目标粒子；/n基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量粒子滤波的多源融合定位方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标物体本次移动后的观测位置，并基于所述观测位置生成所述目标物体本次移动后的观测粒子；
获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向；
基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子；
确定所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域；
当所述重叠区域中的粒子数目大于预设阈值时，将所述重叠区域内的所有粒子确定为所述目标物体本次移动后的第一目标粒子；
基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域不存在重叠区域，或所述观测粒子所处区域与所述更新粒子所处区域的重叠区域中的粒子数目不大于所述预设阈值时，将所述更新粒子确定为所述目标物体本次移动后的第二目标粒子；
基于所述目标物体本次移动后的第二目标粒子的位置与所述目标物体本次移动后的观测位置的距离，确定每个第二目标粒子的权重；
基于所述第二目标粒子的位置和权重，计算所述目标物体本次移动后的位置。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向，对所述目标物体本次移动前的目标粒子进行更新，得到更新粒子的步骤，包括：
基于如下公式，计算所述更新粒子的坐标：






其中，i表示粒子序号，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的横坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的横坐标，Lstepk表示所述目标物体第k次移动的观测步长，表示以所述观测方向为中心均匀采样的L个角度中第j个角度，L表示均匀采样的角度个数，表示所述目标物体第k次移动后第i个更新粒子的纵坐标，表示所述目标物体第k次移动前第i个目标粒子的纵坐标。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述目标物体所处区域范围的地图信息；
在基于所述目标物体本次移动后的第一目标粒子的位置，计算所述目标物体本次移动后的位置之前，还包括：
将每个第一目标粒子的位置与所述地图信息相匹配，基于匹配结果判断该第一目标粒子的位置合理性；所述位置合理性包括位置合理和位置不合理；
舍去位置不合理的第一目标粒子。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标物体本次移动的观测步长和观测方向的步骤，包括：
基于行人航位推算算法，获取所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓中亮，刘雯，李晶，王硕，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11