阅读说明：本技术 一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法 (It is a kind of to be corrected based on bluetooth and map match seeks an indoor orientation method ) 是由 陈亮 徐瑞 黄帅 金尚忠 徐时清 张淑琴 杨凯 谷振寰 杨家军 祝晓明 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法,属于室内定位领域,该方法包括将蓝牙纠正和地图匹配与寻位定位相结合,及时修正寻位定位过程中存在的累积误差；具体包括通过蓝牙信号强度模型反演距离经过滤波优化后选取校正的关键点参数；并通过基于软件技术的地图匹配方法校准航向角辅助寻位进行定位。本发明中充分利用了寻位在室内定位方面的优势,并加以蓝牙纠正和地图匹配的方式来削弱寻位室内定位过程中存在的累积误差,设计出的室内定位系统具有成本低、精度高、实时性好的优点。(It is corrected based on bluetooth and map match seeks an indoor orientation method the invention discloses a kind of, belongs to indoor positioning field, this method includes correcting bluetooth and map match is combined with position positioning is sought, and timely correct seeks accumulated error present in a position fixing process；Specifically include the key point parameter for choosing correction after filtering optimization by bluetooth signal intensity model inversion distance；And position is sought by the map-matching method calibration course angle auxiliary based on software technology and is positioned.The advantage that position positions aspect indoors of seeking is taken full advantage of in the present invention, and it is subject to that bluetooth is corrected and the mode of map match seeks existing accumulated error, the indoor locating system designed during an indoor positioning and have the advantages that at low cost, precision is high, real-time is good to weaken.)

一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法。

背景技术

随着信息技术的发展，特别是移动互联网和智能手机为代表的移动终端的普及，使得LBS给人们的生活带来了极大的便利。在LBS的应用场景中，定位技术是其中最基础也是最重要的部分。而室外定位服务GPS已经足够成熟，但是在室内，由于建筑物对GPS卫星信号有极大的衰减作用，使得GPS信号太弱以至于不能及时和准确地对位置进行估计。因此研发一套开发成本低、精度高、实时性好的室内定位技术很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法，其具体包括如下步骤：

S1、通过蓝牙信号强度模型反演距离来进行纠正关键点参数；

所述的蓝牙信号强度模型为：

其中，d为反演的距离，A为1m接收功率，n为电磁波衰减因子，为无线接收信号强度，即N为单位时间内接收到信号强度的次数；

当蓝牙信号反演的距离到达一定范围d_临界时，以蓝牙为圆心，d_临界为半径画一个圆；在确认行人到达圆周上的S1点时，对结果进行纠正；行人到达圆周上的出圈点S2时，对结果进行纠正，以减小信号强度不稳定引起的误差；

S2、通过基于软件技术的地图匹配来校准航向角以及自匹配最佳路径来进行寻位定位；

所述的基于软件技术的地图匹配的方法包括如下步骤：

S201、对行人所在的地图进行可行区域与不可行区域的划分；

S202、进一步将可行区域划分为线性矢量域和非线性矢量域；

S203、将行人的定位信息与地图中的可行区域进行比较，自匹配出最佳的可能路径；

S205、若行人在线性矢量域则纠正航向角，若在非线性矢量域则纠正关键点，最终实现地图匹配的辅助寻位定位。

作为一种优选的实施方式，S202中，可行区域包括利用步态判断、步长检测、航向角估计对初始数值进行预处理。

作为一种优选的实施方式，所述的步长检测中采用的线性步长模型为：

L＝a+b×f+c×σ (1)

式(1)中，L为行人的步长，a，b，c均为回归参数，f为行人的步频，σ表示每一步的加速度方差；

与该线性步长模型对应的走或跑状态下的行人位置推算模型为：

式(2)中，X，Y，Z为三维位置坐标，L为步长，θ表示航向方向角；

由智能手机内嵌的加速度传感器、陀螺仪传感器、电子罗盘来得到行人的航向角度，通过式(1)与式(2)得到行人位置的估算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中充分利用了寻位在室内定位方面的优势，并加以蓝牙纠正和地图匹配的方式来削弱寻位室内定位过程中存在的累积误差，设计出的室内定位系统具有成本低、精度高、实时性好的优点。

附图说明

图1为本发明的定位流程；

图2为本发明的寻位原理图；

图3为本发明的蓝牙纠正示意图；

图4为本发明的地图匹配流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述。

以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。

本发明提供一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法，请参阅图1，该方法包括将蓝牙纠正和地图匹配与寻位定位相结合，及时修正寻位定位过程中存在的累积误差；其具体包括如下步骤：

通过蓝牙信号强度模型反演距离经过滤波优化后选取校正的关键点参数；

通过基于软件技术的地图匹配方法校准航向角辅助寻位进行定位。

通过蓝牙定位给定一个作为寻位算法的初始位置P₀(N₀,E₀)，通过利用蓝牙信号强度模型反演距离来进行纠正关键点以及利用地图匹配来减小寻位的累积误差。

采用的线性步长的模型为：

L＝a+b×f+c×σ (1)

式(1)中，L为行人的步长，a，b，c均为回归参数，f为行人的步频，σ表示每一步的加速度方差；

与该线性步长模型对应的走或跑状态下的行人位置推算模型为：

式(2)中，X，Y，Z为三维位置坐标，L为步长，θ表示航向方向角；

由智能手机内嵌的加速度传感器、陀螺仪传感器、电子罗盘来得到行人的航向角度，通过式(1)与式(2)得到行人位置的估算。

寻位算法进行室内定位的基本原理是在已知当前时刻位置的条件下，通过测得行人在二维坐标系下移动的长度距离和航向角，可以实现连续并且实时的计算下一时刻的坐标，从而依次递推计算下去。

请参阅图2，行人在t₀时刻的位置为P₀(N₀,E₀)，t₁时刻位置为P₀(N₀,E₀)，从t₀到t₁的这段时间内的航向角为θ₀，其中N_i表示在第i步时，行人在东北天坐标系中的南北坐标，E_i表示在第i步时，行人在东北天坐标系中的东西坐标。

则对应的关系可以表示为：

行人在t₂时刻的位置P₂(N₂,E₂)为：

由式(3)和式(4)递推得，行人在t_m时刻的位置P_m(N_m,E_m)为：

式(5)中，P₀(N₀,E₀)为初始时刻的位置，d_i表示i-1时刻位置与i时刻位置之间的直线距离，θ_i代表i时刻的航向。

请参阅图3，蓝牙信号强度模型在蓝牙信号反演的距离到达一定范围d_临界时，以蓝牙为圆心，d_临界为半径画一个圆，在确认行人到达圆周上的S1点时，对结果进行纠正，当行人到达圆周上的出圈点S2时，再次对结果进行纠正，以减小信号强度不稳定引起的误差。地图匹配是一种基于软件技术的定位修正方法，是一种伪测量技术。主要方法是将定位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，将点位进行投影，并使用途中道路的关键点，对寻位定位过程中的累积误差进行修正。利用地图进行匹配首先需要划定中心线，再通过计算机根据不同的区域特征自动生成以其为中心的缓冲区。初步可以分为可通行区域和不可通行区域。其中可通行区域又可以按照室内环境的几何布局划分为不同的矢量域。

请参阅图4，首先通过步态判断、步长检测、航向角估计对初始数值进行预处理，接着判断终端所在矢量域，如果是在线性矢量域，则纠正航向角；如果是在非线性矢量域，则纠正关键点，最终得出地图匹配后的定位结果。

本发明提供一种基于蓝牙纠正和地图匹配的寻位室内定位方法，通过地图匹配划分矢量域对手机航向角予以校正，削弱线性矢量域的累积误差，并使用蓝牙信号强度模型反演距离，达到纠正关键点的效果，本方法通过保留寻位室内定位的优点并加以地图匹配和蓝牙纠正的辅助方式，可实现低成本、高精度的室内定位，具有很大的应用前景。

尽管已经示出描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。