一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法技术

本发明专利技术公开一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，针对室内定位技术领域，常用粒子滤波算法难以确定良好的初始粒子数目与分布状态的问题，本发明专利技术按照自定义地图格式制作室内定位矢量地图，对不同区域进行实地测量获得最佳参考粒子数目，根据接收到的RSSI数据计算出各个区域粒子分配比例，进一步计算确定最终的粒子数目和粒子分布方案，根据粒子分布方案初始化粒子，通过粒子滤波定位算法获得位置估计，提高了定位精度。提高了定位精度。提高了定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法


[0001]本专利技术涉及室内定位
，具体涉及一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法。

技术介绍

[0002]室内定位场景下，常用粒子滤波算法融合多维信息提高定位精度，一般分为如下5个步骤：初始化粒子，粒子转移，权重更新，重采样和位置估计，而其中粒子初始化阶段需要解决两个问题，一是粒子数目问题，二是粒子分布问题。
[0003]首先粒子数目的多寡对粒子滤波的效果和计算量都有很大影响。通常粒子数越多则对于分布的采样越多，也就更能准确的表示状态空间的分布情况，从而获得良好的定位效果。但是随着粒子数目的增多，其缺点也开始显现，由于每个粒子都会参与状态转移和权值计算，所有粒子越多计算量也就越大。在室内定位场景下，有着对实时定位的要求，因此定位延迟不能过高，并且在粒子数过多的情况下，服务器会花大量时间继续计算，导致得到定位结果的延迟增加。所以在确定粒子数目的时候需要综合考虑其对定位精度和计算效率的影响，才能选择到合理的粒子数目。
[0004]同时，对于粒子的分布问题，在初始化阶段粒子通常根据先验知识确定粒子的分布。针对定位场景，在初始化粒子之前需要确定粒子分布区域，然后在该区域放置粒子，粒子分布区域的大小影响最终的定位效果。当区域较大时，例如限定为整层楼的区域，此时粒子的分布非常稀疏，将难以做到全面覆盖，同时又有大量粒子距离真实位置过远，从而导致其计算出的权值过小。在经过一轮滤波后只有少量粒子存活，通过这些粒子计算出的位置估计往往误差很大。当区域较小时，粒子的分布过于紧凑，每个粒子的区分度不够，导致最终的定位效果下降。
[0005]因此，不同的粒子数目以及粒子分布对室内定位场景粒子滤波方法的定位精度以及定位延迟均有较大影响，本专利技术提出的一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，结合地图信息和信标部署信息，在粒子初始化阶段给出了更为合理的粒子数目和分布方案，提升了整体粒子滤波定位方法的性能。

技术实现思路

[0006]为解决上述
技术介绍
中提出的问题，本专利技术提供一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，以在粒子初始化阶段给出更为合理的粒子数目和分布方案，提升整体粒子滤波定位方法的性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，包括：
[0009]S1：根据建筑图纸绘制具有多个区域的SVG格式的地图；
[0010]S2：测试人员持定位终端实地测量，根据地图中不同区域的区域类型、复杂程度和大小，设定每个区域中的参考粒子数目，一个粒子对应定位终端在地图上的一个可行位置；
[0011]S3：在实地的每个区域中部署至少一个信标，并在地图上部署与实地的信标数量和位置对应的虚拟信标，定位终端用于接收实地的信标发送的强度指示RSSI，对接收的RSSI进行归一化处理，并根据数值大小对归一化处理后的RSSI计算相对比例，得到RSSI对应的信标所占比例；
[0012]S4：根据信标所占比例计算得到的各区域粒子分配比例，根据粒子分配比例计算确定最终的粒子数目和粒子分布方案；
[0013]S5：根据最终的粒子数目和粒子分布方案进行粒子初始化；
[0014]S6：移动每个粒子的位置，同时地图墙体信息加以辅助，进行粒子碰撞检测；
[0015]S7：粒子完成移动后，定位终端再次接收RSSI，并根据再次接收的RSSI对粒子进行权重更新；
[0016]S8：对所有粒子进行重采样；
[0017]S9：对重采样后的粒子的集合进行加权平均即可获得定位终端的定位信息；
[0018]S10：重复S5至S9可持续跟踪定位终端的位置信息。
[0019]优选地，在S1中区域的定义为：地图中每个包括走廊和房间的空间均表示为一个SVG几何矢量图形，每个几何矢量图形均对应一个独特的区域，整个地图所有区域的集合表示为A＝{a1,
…
,a
i
}。
[0020]优选地，S2中区域类型的定义为：根据几何矢量图形的复杂程度和区域大小确定区域a
i
所属区域类型，区域类型根据的集合表示为T＝{t1,
…
,t
j
}，一个区域类型对应多个区域。
[0021]优选地，在步骤4中，每个区域类型t
j
对应的参考粒子数目的集合可表示为N＝{n1,
…
,n
j
}，每个信标与一个区域类型a
i
绑定，信标用于向处于粒子n
j
位置的定位终端发送RSSI，信标的集合表示为B＝{b1,
…
,b
k
}，信标b
k
发送的强度指示RSSI的集合表示为R＝{r1,
…
,r
m
}，信标b
k
的所占比例表示为S＝{s1,
…
,s
m
}，对于每个信标b
k
，查询其对应区域a
i
，区域类型t
j
，区域类型对应参考粒子数目n
j
，根据公式计算得到区域a
i
应该新增粒子数目s
m
×
n
j
，最终得到所有区域的分配粒子数目C＝{c1,
…
,c
i
}。
[0022]优选地，S5中的在每个区域以高斯分布初始化c
i
个粒子。
[0023]优选地，在S7中，区域内的所有粒子通过RSSI计算自身和各个虚拟信标的距离，通过比较计算出的距离和测量出的距离的相似度，根据距离的相似度大小为各个粒子分配高低权重。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0025]1、粒子的初始分布考虑发送信号的信标位置，缩小了粒子初始分布的范围，尽可能的保留了有效粒子。
[0026]2、在地图区域划分的思想下，粒子在不同区域的参考粒子数目不同，避免了使用固定粒子数目导致的计算资源浪费。
[0027]3、通过RSSI的具体情况，确保各区域分配的粒子数目在合理的数目，避免了粒子过于集中和过于分散。
[0028]4、由于不同定位区域内粒子数目不同会导致定位精度不同，本专利技术可以根据区域类型有效确定最佳的粒子数目，提高定位精度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的方法流程图；
[0030]图2为本专利技术的算法具体流程图；
[0031]图3为本专利技术的粒子数目分配部分的伪代码图；
[0032]图4为不同区域粒子数目和定位平均误差关系图；
[0033]图5为提出的动态粒子数目分配方法和固定粒子数目方法的定位误差累积分布函数图；
[0034]图6为提出的动态粒子数目分配方法和固定粒子数目方法计算时间对比图。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，其特征在于，包括：S1：根据建筑图纸绘制具有多个区域的SVG格式的地图；S2：测试人员持定位终端实地测量，根据地图中不同区域的区域类型、复杂程度和大小，设定每个区域中的参考粒子数目，一个粒子对应定位终端在地图上的一个可行位置；S3：在实地的每个区域中部署至少一个信标，并在地图上部署与实地的信标数量和位置对应的虚拟信标，定位终端用于接收实地的信标发送的强度指示RSSI，对接收的RSSI进行归一化处理，并根据数值大小对归一化处理后的RSSI计算相对比例，得到RSSI对应的信标所占比例；S4：根据信标所占比例计算得到的各区域粒子分配比例，根据粒子分配比例计算确定最终的粒子数目和粒子分布方案；S5：根据最终的粒子数目和粒子分布方案进行粒子初始化；S6：移动每个粒子的位置，同时地图墙体信息加以辅助，进行粒子碰撞检测；S7：粒子完成移动后，定位终端再次接收RSSI，并根据再次接收的RSSI对粒子进行权重更新；S8：对所有粒子进行重采样；S9：对重采样后的粒子的集合进行加权平均即可获得定位终端的定位信息；S10：重复S5至S9可持续跟踪定位终端的位置信息。2.根据权利要求1所述的一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，其特征在于，在S1中区域的定义为：地图中每个包括走廊和房间的空间均表示为一个SVG几何矢量图形，每个几何矢量图形均对应一个独特的区域，整个地图所有区域的集合表示为A＝{a1,
…
,a
i
}。3.根据权利要求2所述的一种基于地图信息的动态粒子滤波的终端定位方法，其特征在于，S2中区域类型的定义为：根据几何矢量图形的复杂程度和区域大小确定区域a
i
所属区域类型，区域类型根据的集合表示为T＝{t1,
…
,t
j
}，一个区域类型对应多...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鲲，蒋熙，赵文德，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：