[发明专利]一种磁力计零偏无关的磁场指纹库生成方法

说明书

一种磁力计零偏无关的磁场指纹库生成方法。本发明基于局部区域地磁场强度分量相同且磁场干扰的均值为零的假设，提供一种栅格形式的磁场指纹库生成方法。本发明与现有建库技术相比，简单高效，对手机姿态无要求，无需标定磁力计零偏，无需复杂的模型建立及计算方法，可以很好的解决由于磁力计零偏存在造成磁场数据库不准确的问题，使得磁场数据库更加准确。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，特别涉及一种磁场指纹库生成方法。

背景技术

磁场匹配定位因其无处不在、无需额外布设、隐蔽性好等特点，受到导航定位领域的广泛关注，并已在军事领域发展了几十年。近年来，因基于微电子机械系统技术的传感器普及，以及人们对于室内场景中位置服务需求的增长，基于磁场指纹匹配的室内定位系统得到快速发展。磁场信息维度越高，包含的信息量越大，磁场匹配定位精度越高。在实际的磁场指纹库构建工作中，常常会因为忘记进行磁力计标定、磁力计标定结果不准确等原因造成磁场指纹库不准确。因此如何快速高效的构建准确的磁场指纹库是一个关键点和亟需解决的问题。

根据有限的调研，磁场指纹库建立的方法主要分别逐点采集和走动采集。逐点采集通过对多个位置进行静态采集及插值得到磁场数据库，指纹库精度高但建库效率低且无法反映出磁场数据库的零偏是否补偿正确；走动采集建库效率较高但存在繁琐的磁力计标定工作。两种建库方式都存在一定弊端，一种精度和效率同时可以满足的磁场指纹库的建立方法仍待提出。

综上，一种可以同时满足磁场指纹库的建立效率及准确性的建库方法需求迫切。本发明在已知建库时的行走轨迹坐标及姿态角的条件下建立栅格磁场数据库，无需提前进行磁力计标定，包括但不限于此应用场景，提出一种快速高效的高维度磁场指纹库生成方法。

发明内容

针对走动采集建库方法存在繁琐的磁力计标定问题，本发明提出了一种磁力计零偏无关的磁场指纹库生成方法。通过姿态角投影分别获取当地坐标系下的参考磁场强度及载体坐标系下的磁力计观测真值后，求得磁力计的零偏。补偿磁力计观测值获得已知位置的准确环境磁场强度观测值后，结合数据采集轨迹坐标建立栅格磁场指纹库。本发明无需借助任何外界设备，无需参数设置，简单高效，具有很好的普适性，同时能够满足高精度高维度指纹库的要求。

本发明采用如下的技术方案：一种磁力计零偏无关的磁场指纹库生成方法，要求行走轨迹的航向角遍历不同方向(如走闭合矩形轨迹或S形轨迹)，在基于局部区域地磁场强度分量相同且磁场干扰的均值为零的假设下，通过姿态投影求得磁力计零偏，并建立磁场指纹库；所述的技术方案包括以下步骤：

步骤1，在建立磁场指纹库的区域行走航向角遍历不同方向的轨迹，通过智能设备采集的传感器数据得到行走轨迹中各个位置的坐标、高精度姿态角及磁场信息；

步骤2，使用步骤1获得的传感器姿态角将所有位置的磁力计原始观测值投影到当地水平坐标系下，并对所有位置的磁场投影分量进行平均，获得当地水平坐标系下的参考磁场强度；

步骤3，结合参考磁场强度和传感器姿态角，将参考磁场强度投影到载体坐标系下，获得磁力计参考观测值；并对所有位置的磁力计原始观测值和参考观测值做差，对每个位置的差值求平均获得磁力计零偏；使用获得的磁力计零偏补偿磁力计原始观测值，获得所有位置的准确环境磁场强度观测值；

步骤4，基于采集的轨迹坐标，设置覆盖磁场数据库区域的最小矩阵，并划分为等大小的栅格，对同一栅格内的磁场强度进行平滑处理；对未采集的区域，使用周围栅格的磁场强度值进行插值填充，最终建立当地坐标系下的磁场栅格指纹库。

进一步的，步骤1中所述位置为三维位置，即北向位置、东向位置和垂向位置；姿态角，即为横滚角、俯仰角和航向角。

进一步的，步骤2的实现方式包括以下子步骤，

21)将所有位置在载体坐标磁场强度投影到当地坐标系下，得到每个位置在当地坐标系下的磁场强度，