[发明专利]一种基于信息融合的超市内定位导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内定位导航方法，具体为一种基于信息融合的超市内定位导航方法。

背景技术

随着物联网、智慧城市的发展，大量的信息服务需要位置信息的支撑，即基于位置的信息服务(LBS)，以及导航服务。同样，在大型超市、卖场，由于场地大、商品繁多，需要定位导航、商品查找等功能提升客户体验。

传统的GPS定位导航由于室内信号差，难以承担室内定位的角色，因此室内定位导航技术亟需解决。目前室内定位常采用WIFI、RFID、无线传感网络(zigbee)、蓝牙、红外等实现定位，采用的技术有：基于信号强度(RSSI)、达到时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、个人航位推测(PDR)、指纹、三角定位等。使用上述单独的定位技术，定位精度不高，并且由于不同应用场合，上述室内无线信号的缺失，易导致无法定位的结果，因此单一方法存在着只能获得环境特征的部分信息段的局限性和鲁棒性不足的缺点。此外，部分定位技术除了需要智能手机以外，还需要依靠其它检测设备实现定位，通用性不强。

如：文献【王睿，赵方，彭金华.基于WI—FI和蓝牙融合的室内定位算法[J].计算机研究与发展，2011，48(增刊)：28-33.】提出了一种基于WIFI和蓝牙多模融合的室内定位算法。该定位算法WIFI信号易受用户使用数量的不同而出现信号强弱的不稳定。

如：文献【谢波，江一夫，严恭敏等.人导航融合建筑平面信息的粒子滤波方法[J].中国惯性技术学报，2013，21(1)：1-6.】提出了“卡捷联惯导系统+卡尔曼滤波器+零速修正”方法，利用个人航位推测(PDR)、粒子滤波实现定位导航。此方法没有初始的定位功能，因此在起步阶段就存在误差，并且长时间误差积累易导致定位精度下降。

如：文献【张永拓.基于智能手机的室内行人定位与跟踪技术研究[D].青岛:中国海洋大学，2014.】、【徐伟.基于Android手机的室内定位技术研究与实现[D].武汉:华中师范大学，2014.】等利用WIFI的RSSI信号、个人航位推测(PDR)和粒子滤波实现室内定位导航。该研究由于没有合理的数学模型以及对PDR的有效误差校正，仍然容易产生积累误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用无线信号强度测距、行人航位推测，在此基础上利用粒子滤波算法实现融合定位，特别是适合超市、商场的室内定位导航方法。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种基于信息融合的超市内定位导航方法，其使用一种定位导航系统，该系统由电子货架标签、无线中继节点、WIFI路由、服务器组成；所述电子货架标签由显示屏、带微控制器的蓝牙组成；所述无线中继节点由带微控制器的蓝牙和WIFI通信模块组成；所述服务器可通过WIFI路由和无线中继节点向电子货架标签发送修改商品价格显示信息、电子货架标签所在位置坐标等功能；待定位手机事先已安装定位导航APP软件；

所述方法包括如下步骤：

1)将超市或其它类似商场的商品布局、室内场地制作成一张室内地图，并对电子货架标签、无线中继节点在此地图上进行坐标标记；定位导航APP软件已含有此地图信息；

2)手机内带的陀螺仪D1完成角度测量、加速度传感器D2实现加速度测量，D1和D2获取的数据通过转换获得以地面作为参考系，并已去除重力的加速度D4(a_x,a_y,a_z)；

在行走时，a_z波形为近似周期性波形，可通过D5实现起步、停止检测；通过D6实现加速度滤波，并将连续的a_z波形以一个完整周期的近似正弦波进行分割，通过D8实现加速度零速补偿，补偿方法如式(1)所示：

式中，t₁，t₂为分割后的一个完整周期加速度起始和结束时间，T为采样时间，a_zn(t)为补偿前Z轴加速度，a'_zn为补偿后Z轴加速度；速度v_n可表示为：

式中，v₀为初始速度，n为分割后完整周期加速度个数；

通过加速度零速补偿D8后，进行卡尔曼滤波，进一步去除高斯噪声，获得更平稳的加速度，并通过D9实现波峰、波谷检测；进一步的实现步数、步长检测D11；步长SL可表示为：