[发明专利]一种融合无线电波及惯性传感器的室内地磁定位方法

权利要求书

1.一种融合无线电波及惯性传感器的室内地磁定位方法，其特征在于，包括离线阶段和在线阶段，

离线阶段采集阶段包括如下步骤：

1)通过移动终端对待定位区域进行数据采集：用户拿着移动终端在待定位区域内采集无线电波信号和地磁信号数据一段时间，所述无线电波信号为Wi-Fi信号和iBeacon信号；

2)通过移动终端采集无线电波信号和地磁信号数据一段时间后生成相应的信号空间地图；

在生成信号空间地图的过程中，有两个步骤：第一步做插值，无线电波数据没有做插值，地磁信号做了线性插值算法，在采集过程中没有采集到的位置点通过插值算法来求取；第二步做网格化，网格的中心点作为采集位置点，同一网格内部的数据做平均化处理；

在线定位阶段中，其基于上述离线阶段采集阶段进行，包括以下步骤：

a、根据移动终端中惯性传感器计算出的相对位置点A；

1)初始化，用户拿着移动终端开始走动之前对移动终端初始化设置；

2)用户拿着移动终端开始走动，通过获取移动终端上加速度计信号，然后通过移动终端上应用步伐检测算法计算出步行时间序列；

3)通过移动终端计算出步长；

4)移动终端根据行人航向计算公式PDR和上述步骤1)、2)和3)的基础上计算惯性传感器估算出的相对位置点A；

b、根据移动终端中的Wi-Fi、iBeacon和地磁信号采用指纹法计算位置；

1)将指纹法的备选位置点限定在PDR输出位置点的附近；

2)分别对Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号根据欧氏距离公式计算备选位置点在信号空间地图中的信号值与定位时观测信号值的匹配分数，其中设定近邻阈值为K，于是对于每一种信号源都有各自不同的匹配分数集合；

3)对于Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号进行成对备选点之间的信号区分度打分，计算公式如下：

其中，表示信号源k时，备选点i和j之间的区分度分数，表示备选点i的匹配分数，表示备选点j的匹配分数；

4)对于Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号计算单个备选点的信号区分度，计算公式如下：

其中，N表示备选点的个数，高表明信号源k在备选点i具有较高的区分度，并将做归一化处理得到权重分数

5)对于每一个备选点计算其所有信号源的权重分数的总和，选择最高的备选点作为Wi-Fi/iBeacon/地磁信号输出的绝对位置B，其计算公式如下：

其中，表示在信号源维度上归一化处理后的信号源k在备选点i的区分度分数，并选择FS_i最高的备选点作为Wi-Fi/iBeacon/地磁信号输出的绝对位置B；c、在上述步骤a)和步骤b)的基础上将PDR计算出的相对位置A和Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号计算出的绝对位置B进行融合，计算得到融合位置C，其计算公式如下：

x＝(1-α)*x_PDR+α*x_RF-MAG

y＝(1-α)*y_PDR+α*y_RF-MAG

其中α为：

其中，D(P_PDR，P_Prev)表示PDR位置与上一次位置的距离，D(P_RF-MAG，P_Prew)表示Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号计算出的位置与上一次位置的距离；当FS_RF-MAG值较大也就是当Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号给出的区分度分数较高时，此时更加信任Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号所计算出的融合位置C；同样地，当PDR距离距离上一次位置更远时，此时也更加信任Wi-Fi信号、iBeacon信号及地磁信号所计算出的融合位置C；所述行人航向计算公式PDR为：

E_r和N_r表示用户在ENU坐标系中东向和北向坐标，S_r表示该步的步长，α_r表示该步的航向；假设用户在第一步单步或复步内的航向是不变的，即该步内走直线。

2.如权利要求1所述一种融合无线电波及惯性传感器的室内地磁定位方法，其特征在于，所述移动终端中惯性传感器是微机电系统MEMS传感器。