[发明专利]基于门控循环神经网络和粒子滤波的地磁室内定位方法

说明书

本发明公开了基于门控循环神经网络和粒子滤波的地磁室内定位方法。本发明通过搭建好的地磁室内数据库训练门控循环神经网络来进行对地磁轨迹信号的匹配定位。利用训练好的门控循环神经网络来进行匹配定位能为地磁轨迹信号的匹配定位带来更好的定位精度，另外相比较于常用的基于动态时间规划的地磁轨迹信号匹配算法，训练好的模型在匹配定位过程中减少了实时计算量。本发明设计了一个在神经网络模型对地磁轨迹信号进行匹配定位的基础上，结合粒子滤波算法来进行实时定位的系统。该系统有效利用了门控循环神经网络提取地磁轨迹信号特征的优势，为粒子滤波算法带来更好的实时定位精度。

技术领域

本发明属于室内定位领域，具体涉及一种基于门控循环神经网络来进行地磁匹配定位的方法，以及结合粒子滤波来进行实时定位的方法。

背景技术

室内定位技术在日常生活中具有广大的应用价值，如商场中的定位，停车场的导航等。地磁作为一种室内常见的信号，具有无基础设施，不同位置具有独特的信号强度的特点。但地磁具有低分辨率的缺陷，地磁信号在室内环境中的不同位置会出现相似的情况，所以地磁匹配定位的效果往往不好。常用的地磁匹配定位算法主要采集连续的地磁轨迹信号和动态时间规划算法来进行匹配定位。门控循环神经网络是对序列数据提取特征的一种优秀的循环神经网络，能更好地提取地磁轨迹信号来进行匹配定位。粒子滤波是地磁室内定位领域中常用的实时定位方法，通过不断的位置估计和实时测量更新来提高有效提高定位精度。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于门控循环神经网络和粒子滤波的地磁室内定位方法。

本发明主要提出了一种室内地磁地图数据库的搭建方式，并利用门控循环神经网络来进行对地磁轨迹信号特征的提取，来达到更好的匹配定位结果。

本发明主要利用门控循环神经网络来对地磁轨迹信号匹配定位的基础上，通过结合粒子滤波算法来进行实时定位，整个发明主要分为三个阶段：室内地磁地图数据库的搭建，训练模型进行匹配定位和粒子滤波的实时定位。室内地磁地图数据库的搭建阶段主要进行室内地图的划分和地磁轨迹信号的采集。训练模型进行匹配定位阶段主要通过门控循环神经网络来训练室内地磁地图数据库使得具有更为优秀的匹配定位效果。粒子滤波的实时定位阶段，主要通过结合粒子滤波和训练好的模型进行实时定位。具体按照以下步骤实施：

步骤1、室内地磁地图数据库的搭建：

1)对室内地图的大小进行测量，并划分为多个网格。

2)采集多组不同时间下行人行走方向下的地磁轨迹信号。

3)分配地磁轨迹信号到网格并给地磁轨迹信号分配位置标签。

步骤2、训练模型进行匹配定位：

1)划分室内地磁地图数据库为训练集和测试集。

2)训练门控循环神经网络模型进行匹配定位。

步骤3、粒子滤波的实时定位：

1)根据室内地磁地图数据库搭建室内地磁图。

2)根据地磁传感器实时采集地磁轨迹信号和行人航线推测算法估计行人行走步长。

3)在室内地磁图和训练好的门控循环神经网络模型的基础上，对实时采集的地磁轨迹信号划分后，结合粒子滤波算法来进行实时定位。

本发明方法具有的优点及有益结果为：

1、本发明的所采用的是地磁信号，不需要额外搭建基础设备并进行维护。