一种融合行人航位推算、地磁信息与室内地图信息的室内行人导航定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110260855A(43)申请公布日2019.09.20(21)申请号201910548616.5(22)申请日2019.06.24(71)申请人北京壹氢科技有限公司地址100000北京市朝阳区锦芳路1号院10号楼3层315(72)发明人梁源徐兵(74)专利代理机构北京国林贸知识产权代理有限公司11001代理人郑俊彦许文娟(51)Int.Cl.G01C21/00(2006.01)G01C21/08(2006.01)G01C21/16(2006.01)G01C21/20(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图8页(54)发明名称一种融合行人航位推算、地磁信息与室内地图信息的室内行人导航定位方法(57)摘要本发明提供了一种融合行人航位推算、地磁信息与室内地图信息的室内行人导航定位方法，首先利用粒子滤波方法确定行人的起点与初始航向，在确定行人的起点与初始航向后，以起点和初始航向为中心重新播撒粒子，继续利用室内地图与地磁信息对于粒子进行权重更新，利用轮盘赌的方式进行粒子重采样，同时将粒子信息加权融合的结果作为最终的导航结果进行持续输出。解决了传统单一导航方案无法满足室内导航任务的实际需要的问题，通过引入多源融合算法实现了PDR信息，地磁信息以及地图信息之间的信息优势互补，本方案既具有PDR方案成本低，独立自主导航的优势，同时由于利用地磁信息和地图信息对PDR实时修正，保证了长航时下仍具有令人满意的导航定位精度。CN110260855ACN110260855A权利要求书1/3页1.一种融合行人航位推算、地磁信息与室内地图信息的室内行人导航定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：在室内导航场景下行人的可能起点处，播撒初始粒子；步骤2：利用PDR所提供的航向增量与位置增量对初始粒子进行位姿更新，利用室内地图与地磁信息对于初始粒子进行权重更新与粒子淘汰，同时利用DBSCAN算法检测粒子分布是否满足聚类条件，如果满足则进入步骤3，否则继续执行步骤2；步骤3：如果DBSCAN算法结果为全部现存粒子可聚为一类，则对所有现存粒子按照其权重信息进行加权求和，加权求和后得到行人起点与初始航向，并对所有粒子进行清空操作；步骤4：以步骤3中得到的行人起点与初始航向为中心，重新播撒粒子；步骤5：利用PDR所提供的航向增量与位置增量对粒子进行位姿更新，利用室内地图与地磁信息对于粒子进行权重更新，同时检测是否出现粒子匮乏，如果出现则进行粒子重采样，同时对所有现存粒子按照其权重信息进行加权求和，加权求和后的结果作为行人导航定位最终结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中播撒初始粒子按照每一度播撒一个粒子的规则进行粒子播撒，所述初始粒子的数目为：180*可能起点数目，其中每一个粒子中均包含三类信息：行人当前位置(pparticle)，行人当前航向(θparticle)，自身权重(Wparticle)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述位姿更新的方式为：其中，k代表当前时刻行人行走计步数，ΔpPDR与ΔθPDR分别代表PDR所提供的位置增量与航向增量，与分别代表第q个粒子在第k步的位置信息与航向信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述权重更新与粒子淘汰的方式为：首先，根据粒子的当前位置进行粒子权重进行更新，更新流程如下：变量包括：为第q个粒子的位置序列；为第q个粒子的地磁信息敏感序列；为根据Pq中的位置信息，在地磁基准图中查询得到的地磁标准信息序列；计算序列Nq与序列Ηq的MAD算法结果Dq：根据Dq进一步采用Sigmoid函数进行粒子权重更新计算：2CN110260855A权利要求书2/3页其中，Sigmoid函数是一个在生物学中常见的S型函数，也称为S型生长曲线。其函数表达式为：在此基础上，进一步根据室内地图信息对粒子进行所述粒子淘汰，粒子淘汰方式如下：查询是否位于地图中的不可通行区域，如果是，则将第q个粒子淘汰；当全部粒子权重均完成更新后，进行所有现存粒子的权重进行归一化处理，以其中第q个粒子为例做说明，归一化算法如下：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中所述现存粒子的信息加权求和算法如下：其中，Pini和θini代表计算得到的行人初始位置与初始航向。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中所述重新散播粒子的规则如下：第q个粒子的位置信息为：航向信息为：θini+randn(10)；权重信息为：其中，randn(x)函数为生成一个均值为0，方差为x的随机数；Ntotal代表播撒粒子的总数目，此处设置为1000。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5中所述位姿更新方式为：其中，k