室内导航方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种室内导航方法及装置，该方法包括：路径规划步骤，根据起止点及环境信息规划移动路径提供给用户；航向融合步骤，对陀螺仪和方向传感器进行实时卡尔曼滤波，获取融合航向信息并输出；抗干扰步骤，基于传感器定位信息筛选出可用的iBeacon列表，获取初始点和特征点的iBeacon定位信息，再根据位移信息和融合航向信息获取传感器导航信息；多源数据融合导航步骤，对传感器导航系统和iBeacon导航系统进行实时卡尔曼滤波，获取融合导航信息并输出；导航信息显示步骤，调用地图引擎模块，将融合导航信息在地图上实时动态显示。本发明专利技术结合了多种室内导航的方法，通过数据融合的方式实现低成本、高精度的导航和定位。

【技术实现步骤摘要】
室内导航方法及装置
本专利技术涉及室内导航领域，尤其涉及一种室内导航方法及装置。
技术介绍
随着科技的发展，人们对于室内导航的需求越来越大，比如在大型商场、展会、停车场、医院、飞机场等需要导航定位的复杂室内场景，人们的位置信息非常重要。目前，已存在的室内定位技术有Bluetooth(蓝牙)定位技术、UW(UltraWideband，超宽带技术)、红外定位技术、RFID(射频识别定位技术)、WiFi定位技术、磁场定位技术以及计算机视觉定位技术等，它们主要采用射频、红外测距、指纹匹配和图像识别等方式来实现室内定位。然而，这些技术由于部署成本较高、精度有限、易受干扰、商业应用困难等原因，未被广泛应用于公共场所。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种室内导航方法及装置，旨在解决室内导航应用中高定位精度和低成本二者不能兼得的技术问题，以较低的成本建设一套性能稳定、定位精度相对较高并能够大规模应用的室内定位系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种室内导航方法，其特征在于，包括：数据接收步骤：用户设备接收室内iBeacon基站发送的广播消息，iBeacon基站发送的广播消息中包括自身所在的位置信息以及基站类型信息；比较定位步骤：根据接收到的广播消息的信号强度、所述位置信息、所述基站类型信息，确定用户设备所在位置。一种室内导航方法，其特征在于，包括：路径规划步骤：根据起点、终点及地图数据规划出移动路径，并向用户提供；所述地图数据存储于服务器；航向融合步骤：接收传感器导航系统提供的定位信息、角速度信息和航向信息，所述传感器导航系统包括陀螺仪和方向传感器，所述角速度信息由陀螺仪提供，所述航向信息由方向传感器提供；构造角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程：其中，k是自然数，为状态向量，包括陀螺仪输出的角速度信息和惯性解算得到的惯性航向信息，Fh为状态转移矩阵，为状态噪声矩阵；构造航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程：其中，为量测向量，是方向传感器输出的航向信息，为的非线性量测函数，为量测噪声矩阵；根据所述角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程和所述航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程，对陀螺仪和方向传感器进行实时卡尔曼滤波，获取融合航向信息并输出；抗干扰步骤：获取传感器导航系统提供的当前位置的传感器定位信息Ps；根据iBeacon导航系统提供的iBeacon信标列表，获取这些iBeacon信标的位置信息：Pb(1),Pb(2),…,Pb(i),…Pb(n)，i、n是自然数，1≤i≤n，Pb(i)是第i个iBeacon信标的位置信息；计算Pb(i)与Ps间的相对距离r(i)；根据空间无线信号传播模型，得到与相对距离r(i)相应的预测iBeacon信号强度指示RSSIp(i)；调用蓝牙模块，获取该iBeacon信标在当前位置的真实iBeacon信号强度指示RSSIr(i)；当|RSSIr(i)-RSSIp(i)|>T时，T为预定的比较阈值，将该iBeacon信标从iBeacon信标列表中删除；将筛选后的iBeacon信标列表中iBeacon信标的信号强度与从服务器下载的iBeacon指纹数据库相匹配，获取初始点的iBeacon定位信息和用于校正的特征点的iBeacon定位信息；所述iBeacon指纹数据库中包含iBeacon信标的信号强度信息及其位置信息；接收传感器导航系统提供的位移信息，所述传感器导航系统还包括加速度计，所述位移信息由加速度计提供；以初始点的iBeacon定位信息为初始值，根据位移信息和融合航向信息，获取传感器导航信息；多源数据融合导航步骤：在iBeacon定位的特征点，构造传感器导航系统的卡尔曼滤波离散状态方程：Xk＝FXk-1+Wk-1；其中，Xk为状态向量，包括传感器导航位置信息、速度信息和加速度信息；F为状态转移矩阵；Wk-1为状态噪声矩阵；所述位置信息、速度信息和加速度信息由加速度计提供；在iBeacon定位的特征点，构造iBeacon导航系统的卡尔曼滤波离散量测方程：yk＝h(Xk)+vk；其中，yk为量测向量，是用于校正的特征点的iBeacon定位信息，h(Xk)为Xk的非线性量测函数，vk为量测噪声矩阵；根据所述传感器导航系统的卡尔曼滤波离散状态方程和所述iBeacon导航系统的卡尔曼滤波离散量测方程，对传感器导航系统和iBeacon导航系统进行实时卡尔曼滤波，获取融合导航信息并输出；导航信息显示步骤：调用地图引擎模块，将所述融合导航信息在地图上实时动态显示；所述地图存储于服务器。在此基础上，进一步地，所述抗干扰步骤前，还包括：预先下载步骤：根据融合导航信息，预先下载在预定范围内的iBeacon指纹数据库。在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述抗干扰步骤后，还包括：异常记录步骤：当|RSSIr(i)-RSSIp(i)|>T时，T为预定的比较阈值，将该iBeacon信标从iBeacon信标列表中删除，并记录在iBeacon信标异常数据库中；所述iBeacon信标异常数据库存储于服务器。在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述导航信息显示步骤后，还包括：移动路径显示步骤：记录融合导航信息，存储于导航信息数据库，所述导航信息数据库存储于服务器；绘制移动路径，在地图上显示该移动路径。一种室内导航装置，其特征在于，包括：数据接收模块，其用于用户设备接收室内iBeacon基站发送的广播消息，iBeacon基站发送的广播消息中包括自身所在的位置信息以及基站类型信息；比较定位模块，其用于根据接收到的广播消息的信号强度、所述位置信息、所述基站类型信息，确定用户设备所在位置。一种室内导航装置，其特征在于，包括：路径规划模块，其用于：根据起点、终点及地图数据规划出移动路径，并向用户提供；所述地图数据存储于服务器；航向融合模块，其用于：接收传感器导航系统提供的定位信息、角速度信息和航向信息，所述传感器导航系统包括陀螺仪和方向传感器，所述角速度信息由陀螺仪提供，所述航向信息由方向传感器提供；构造角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程：其中，k是自然数，为状态向量，包括陀螺仪输出的角速度信息和惯性解算得到的惯性航向信息，Fh为状态转移矩阵，为状态噪声矩阵；构造航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程：其中，为量测向量，是方向传感器输出的航向信息，为的非线性量测函数，为量测噪声矩阵；根据所述角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程和所述航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程，对陀螺仪和方向传感器进行实时卡尔曼滤波，获取融合航向信息并输出；抗干扰模块，其用于：获取传感器导航系统提供的当前位置的传感器定位信息Ps；根据iBeacon导航系统提供的iBeacon信标列表，获取这些iBeacon信标的位置信息：Pb(1),Pb(2),…,Pb(i),…Pb(n)，i、n是自然数，1≤i≤n，Pb(i)是第i个iBeacon信标的位置信息；计算Pb(i)与Ps间的相对距离r(i)；根据空间无线信号传播模型，得到与相对距离r(i)相应的预测iBeacon信号强度指示RSSIp(i)；调用蓝牙模块，获取该iBeacon信标在当前位置的真实iBeacon信号强度指示RSSIr(i)；当|RSSIr(i)-RSSIp(i)|&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室内导航方法，其特征在于，包括：数据接收步骤：用户设备接收室内iBeacon基站发送的广播消息，iBeacon基站发送的广播消息中包括自身所在的位置信息以及基站类型信息；比较定位步骤：根据接收到的广播消息的信号强度、所述位置信息、所述基站类型信息，确定用户设备所在位置。

【技术特征摘要】
1.一种室内导航方法，其特征在于，包括：数据接收步骤：用户设备接收室内iBeacon基站发送的广播消息，iBeacon基站发送的广播消息中包括自身所在的位置信息以及基站类型信息；比较定位步骤：根据接收到的广播消息的信号强度、所述位置信息、所述基站类型信息，确定用户设备所在位置；具体包括：路径规划步骤：根据起点、终点及地图数据规划出移动路径，并向用户提供；所述地图数据存储于服务器；航向融合步骤：接收传感器导航系统提供的定位信息、角速度信息和航向信息，所述传感器导航系统包括陀螺仪和方向传感器，所述角速度信息由陀螺仪提供，所述航向信息由方向传感器提供；构造角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程：其中，k是自然数，为状态向量，包括陀螺仪输出的角速度信息和惯性解算得到的惯性航向信息，Fh为状态转移矩阵，为状态噪声矩阵；构造航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程：其中，为量测向量，是方向传感器输出的航向信息，为的非线性量测函数，为量测噪声矩阵；根据所述角速度信息的卡尔曼滤波离散状态方程和所述航向信息的卡尔曼滤波离散量测方程，对陀螺仪和方向传感器进行实时卡尔曼滤波，获取融合航向信息并输出；抗干扰步骤：获取传感器导航系统提供的当前位置的传感器定位信息Ps；根据iBeacon导航系统提供的iBeacon信标列表，获取这些iBeacon信标的位置信息：Pb(1)，Pb(2)，...，Pb(i)，...Pb(n)，i.n是自然数，1≤i≤n，Pb(i)是第i个iBeacon信标的位置信息；计算Pb(i)与Ps间的相对距离r(i)；根据空间无线信号传播模型，得到与相对距离r(i)相应的预测iBeacon信号强度指示RSSIp(i)；调用蓝牙模块，获取该iBeacon信标在当前位置的真实iBeacon信号强度指示RSSIr(i)；当|RSSIr(i)-RSSIp(i)|＞T时，T为预定的比较阈值，将该iBeacon信标从iBeacon信标列表中删除；将筛选后的iBeacon信标列表中iBeacon信标的信号强度与从服务器下载的iBeacon指纹数据库相匹配，获取初始点的iBeacon定位信息和用于校正的特征点的iBeacon定位信息；所述iBeacon指纹数据库中包含iBeacon信标的信号强度信息及其位置信息；接收传感器导航系统提供的位移信息，所述传感器导航系统还包括加速度计，所述位移信息由加速度计提供；以初始点的iBeacon定位信息为初始值，根据位移信息和融合航向信息，获取传感器导航信息；多源数据融合导航步骤：在iBeacon定位的特征点，构造传感器导航系统的卡尔曼滤波离散状态方程：Xk-FXk-1+Wk-1；其中，Xk为状态向量，包括传感器导航位置信息、速度信息和加速度信息；F为状态转移矩阵；Wk-1为状态噪声矩阵；所述位置信息、速度信息和加速度信息由加速度计提供；在iBeacon定位的特征点，构造iBeacon导航系统的卡尔曼滤波离散量测方程：yk＝h(Xk)+vk；其中，yk为量测向量，是用于校正的特征点的iBeacon定位信息，h(Xk)为Xk的非线性量测函数，vk为量测噪声矩阵；根据所述传感器导航系统的卡尔曼滤波离散状态方程和所述iBeacon导航系统的卡尔曼滤波离散量测方程，对传感器导航系统和iBeacon导航系统进行实时卡尔曼滤波，获取融合导航信息并输出；导航信息显示步骤：调用地图引擎模块，将所述融合导航信息在地图上实时动态显示；所述地图存储于服务器。2.根据权利要求1所述的室内导航方法，其特征在于，所述抗干扰步骤前，还包括：预先下载步骤：根据融合导航信息，预先下载在预定范围内的iBeacon指纹数据库。3.根据权利要求1或2所述的室内导航方法，其特征在于，所述抗干扰步骤后，还包括：异常记录步骤：当||RSSIr(i)-RSSIp(i)|＞T时，T为预定的比较阈值，将该iBeacon信标从iBeacon信标列表中删除，并记录在iBeacon信标异常数据库中；所述iBeacon信标异常数据库存储于服务器。4.根据权利要求1或2所述的室内导航方法，其特征在于，所述导航信息显示步骤后，还包括：移动路径显示步骤：记录融合导航信息，存储于导航信息数据库，所述导航信息数据库存储于服务器；绘制移动路径，在地图上显示该移动路径。5.一种室内导航装置，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦峰，卓琳凯，田晶，
申请(专利权)人：上海会志信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31