[发明专利]一种基于粒子滤波和地图匹配的室内人员定位方法

说明书

本发明涉及一种基于粒子滤波和地图匹配的室内人员定位方法，该方法包括以下步骤：获取待定位点接收的多个蓝牙信标的RSSI数据，基于加权质心法获得初步定位结果；以改进粒子滤波算法对所述初步定位结果进行初步修正，获得中间修正定位结果，所述改进粒子滤波算法基于定位历史数据和室内人员行走速度实现；基于HMM的室内地图匹配技术对所述中间修正定位结果进行再次修正，合理化人员轨迹，获得最终定位结果。与现有技术相比，本发明具有稳定、精度较高等优点。

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，尤其是涉及一种基于粒子滤波和地图匹配的室内人员定位方法。

背景技术

现代建筑的室内结构日趋复杂，市场对室内场景下的位置服务的需求也越来越旺盛。在室内环境下，由于卫星信号被遮挡而导致全球卫星导航定位系统无法很好的使用，因此室内定位技术正成为学术研究和市场应用的热点领域。室内定位技术一般以计算机视觉技术、以无线通讯技术、以LED可见光技术或以地磁匹配为基础，其中以无线通讯技术为基础的技术包括Wi-Fi定位技术、ZigBee定位技术、UWB定位技术、RFID定位技术、低功耗蓝牙定位技术等，其中基于低功耗蓝牙的定位技术和产业蓬勃发展。

目前低功耗蓝牙的定位技术可以分为基于RSSI位置指纹定位技术和基于RSSI测距的定位技术。

如图1所示，基于指纹的定位(fingerprinting-based localization)方法依靠RSSI在不同位置上的差异性，建立RSSI到空间位置的唯一映射关系，通过匹配算法进行定位。建立指纹库时需要采集大量RSSI数据且后期需要对指纹库不断更新，工作量巨大。由于指纹库与环境结合非常紧密，导致采集工作获取的信息很难迁移到类似的环境，造成大量重复作业。

基于RSSI测距的定位方法依据RSSI随距离衰减的特性测量待定位终端到无线接入点(Access Point,AP)的距离进行定位，有实用性较强、可伸缩性强、部署和维护简单等优点。其原理为待定位终端根据RSSI用路径损耗模型计算待定位终端到预先布置的蓝牙信标的距离，然后以蓝牙信标为质心、待定位终端到信标距离的倒数为权重，将计算加权质心并作为定位结果。但复杂的室内环境下路径损耗模型的不准确和不确定的外界干扰会导致基于蓝牙RSSI的加权质心方法定位结果并不理想。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在定位工作量大等缺陷而提供一种稳定、精度较高的基于粒子滤波和地图匹配的室内人员定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于粒子滤波和地图匹配的室内人员定位方法，该方法包括以下步骤：

获取待定位点接收的多个蓝牙信标的RSSI数据，基于加权质心法获得初步定位结果；

以改进粒子滤波算法对所述初步定位结果进行初步修正，获得中间修正定位结果，所述改进粒子滤波算法基于定位历史数据和室内人员行走速度实现；

基于HMM的室内地图匹配技术对所述中间修正定位结果进行再次修正，合理化人员轨迹，获得最终定位结果。

进一步地，所述初步定位结果具体获取步骤为：

通过路径损耗模型将接收到的所述RSSI数据转化为距离数据，基于所述距离数据及各蓝牙信标的坐标，采用加权方式计算获得所述初步定位结果。

进一步地，所述加权方式通过以下公式表示：

其中，x、y为初步定位结果，分别表示待定位点的横纵坐标，x_i、y_i表示第i个蓝牙信标的横纵坐标，N表示接收到RSSI的蓝牙信标数量，d_i表示待定位点与第i个蓝牙信标的距离。

进一步地，所述路径损耗模型为对数路径损耗模型。