[发明专利]一种基于磁场特征和加速度信息计步的室内行人定位系统

说明书

本发明涉及室内定位与导航技术领域，具体的来说是一种基于磁场特征和加速度信息计步的室内行人定位系统,包括磁场及加速度传感器数据获取模块、加速度传感器计步模块、磁场投影模块、磁场数据库训练模块、惯性传感器与磁场融合模块、地磁匹配定位模块和输出模块。本发明通过磁场及加速度传感器数据获取模块获取磁场信息和加速度信息，利用加速度传感器计步模块、磁场投影模块、惯性传感器与磁场融合模块得出行人运动时的磁场强度序列，在地磁匹配定位模块与磁场数据库训练模块中的磁场数据匹配，得到定位结果，从而在不需要安装额外的信号发射设备的情况下就可实现定位。

技术领域

本发明涉及室内定位与导航技术领域，具体的来说是一种基于磁场特征和加速度信息计步的室内行人定位系统。

背景技术

随着全球导航卫星系统的快速发展，基于位置的服务越来越广泛地应用于各种室外环境中。近几年，室内定位在诸如紧急救援、医疗保健和商业信息指引等领域都有广泛需求，但由于全球导航卫星系的卫星信号在室内衰减严重甚至容易丢失，因此，室内定位无疑成了定位导航领域中的重要研究方向。

根据行人室内定位领域的现有各种研究中记载，主要是应用室内的设备产生的信号例如WiFi信号、手机基站信息、室内伪卫星信号等来实现室内定位，但是基于信号的定位方案会存在以下缺陷：

(1)现有的室内定位方案中，利用设备产生的信号进行室内定位，需要安装信号发射设备，这些设备会因为供电或一些其他外部因素停止工作，在关键的时刻和某些场所中会影响定位效果，从而造成不必要的损失；

(2)现有的室内定位方案中，获取定位信号所需的电子设备能耗比较高，且WiFi信号接收器、GPS信号接收器等信号接收器的功耗也较高，电子设备无法提供长时间的定位服务；

(3)现有的室内定位方案需在室内安装大量的设备，造成实现室内定位服务的成本上升，不利于市场推广。

为解决上述问题，在室内定位领域，当前的研究已经证明了室内环境中分布着从地磁南指向地磁北的地磁场，而且地磁在室内环境中的分布具有一定的规律，不会出现大幅度的变化，由此在理论上，利用地磁场实现室内的行人定位是可行的。

发明内容

针对当前的室内定位系统对外部辅助设备依赖严重的情况，本发明提出了一种基于磁场特征和加速度信息计步的室内行人定位方法，以在不需要安装额外的信号发射设备的情况下，利用地磁场和加速度信息即可实现室内的行人定位。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种基于磁场特征和加速度信息计步的室内行人定位系统，所述的室内行人定位系统包括磁场及加速度传感器数据获取模块、加速度传感器计步模块、磁场投影模块、磁场数据库训练模块、惯性传感器与磁场融合模块、地磁匹配定位模块和输出模块，其中：

所述的磁场及加速度传感器数据获取模块用以采集磁场数据和加速度数据；

所述的加速度传感器计步模块与磁场及加速度传感器数据获取模块相连，用以根据加速度数据获取行人的运动信息；

所述的磁场投影模块分别与加速度传感器计步模块、磁场及加速度传感器数据获取模块相连，用于根据加速度数据获取重力加速度方向，利用重力加速度对磁场数据进行投影，获取磁场在重力加速度反方向的磁场强度信息；

所述的惯性传感器与磁场融合模块分别与磁场投影模块、磁场及加速度传感器数据获取模块相连，用于将磁场在重力加速度反方向的磁场强度信息与行人的脚步信息相融合，获取行人运动过程中每一步对应的磁场强度序列；

所述的地磁匹配定位模块与惯性传感器与磁场融合模块和磁场数据库训练模块相连，用于读取行人运动过程中每一步对应的磁场强度序列，并将行人运动过程中每一步对应的磁场强度序列信息与磁场数据库训练模块中的具有固定标签的磁场数据相匹配，得到最终的定位结果，并将定位结果发送到输出模块；