本发明专利技术提供了一种基于图模型的定位方法、装置及电子设备，该方法包括：基于地图信息构建状态空间图模型，获取运动状态数据和无线节点发送的无线数据，在首次获取所述运动状态数据和所述无线数据时进行初始化操作，根据获取的运动状态数据更新所述粒子的状态，根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，将根据粒子的运动方向确定的坐标向量和粒子权值融合加权计算得到估计坐标，根据所述估计坐标结合状态空间图模型计算出准确位置作为定位终端的定位位置，可以提高定位精准性，同时现有惯性定位多是运用无线信号来校准积累误差，而无线信号常因各种问题而不稳定，本发明专利技术的定位方法在无线信号不稳定时依旧可以进行精准的定位，拥有高鲁棒性。拥有高鲁棒性。拥有高鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于图模型的定位方法、装置及电子设备
[0001]本专利技术涉及定位
，特别是涉及基于图模型的定位方法、装置及电子设备。
技术介绍
[0002]目前室外定位都基于卫星定位系统进行定位，因室内无法无法有效接收卫星信号，而无法应用于室内定位。室内环境中位置数据是感知应用的重要属性，能可靠有效的获取位置信息可创造和满足更多的应用场景需求。随着物联网技术与各类基于位置服务的应用快速发展，实现室内人员精确、实时的位置定位服务需求变得越来越强烈。
[0003]与开放的室外空间相比，室内环境中的无线定位比室外要复杂的多，如墙和障碍物的存在使得室内无线传播通常是非视距的，信号在发射器与接收机之间传播的过程中往往会产生散射，这种多径传播会引起额外的信号强度损坏和额外的传输时间，从而导致定位精度降低和误差。
[0004]目前室内定位主要是基于设备的定位，主要对人携带的设备进行定位，常见如：智能手机、平板电脑、传感器、标签卡等。
[0005]当前，基于WiFi、蓝牙、UWB、红外、RFID等无线信号技术的室内定位方法大致有：三角测量定位法、接近感知定位法、信号指纹定位法三类。这类无线技术为基础的定位方法的本质都是利用RSSI数据进行演算建模，基于RSSI信号值与距离的变化规律进行定位，其精度都受限于RSSI信号的稳定性，由于实际应用环境的复杂，无线信号在传输过程中由于墙体、金属、玻璃、其他电磁信号干扰、多径效应等都能较大程度地影响无线信号的RSSI值，从而导致信号RSSI值不稳定，导致此类定位方法在某些环境下定位精度不高、稳定性差，影响无线定位的可用性和实用性。同时上述实际大量推广应用时还存在诸如施工部署工作量巨大，成本高昂等一系列问题。
[0006]行人航位推算（PDR）是一种不依赖任何外力协助，通过给定的初始位置，即可利用人员携带设备中自带的惯性传感、磁力计、压力传感器等检测用户运动模式来进行行人航位推算，从而获得人员在室内的位置变动轨迹。此方法在实际应用中存在：累积误差问题、初始位置问题、PDR只能给出相对位置而无法给出绝对物理空间位置且在部分室内场景下人员存在不单纯的依靠步行位置的情况，还会存在坐车、骑车等场景，此时会导致PDR无法正常工作，因此独立的PDR定位技术无法满足室内定位需求，现在多是采用PDR与无线信号相结合的方式来进行室内定位，通过结合无线信号的来进行初始位置定位并且校准PDR的累积误差。但是在实际使用过程中，室内环境复杂使得无线信号不稳定，致使采用该方法的定位系统鲁棒性不强。
技术实现思路
[0007]基于上述问题，本专利技术提供了一种基于图模型的定位系统，通过采用基于地图信息构建状态空间图模型，基于获取的运动状态数据对粒子运动状态进行采样，基于状态空间图模型和粒子运动状态更新粒子权值，将通过运动状态数据确定的粒子坐标向量与粒子
权重结合运算出估计坐标，将计算出的估计坐标与图模型进行拟合滤波融合得到最终的粒子状态估算值，即人员位置信息，本专利技术以通过粒子运动状态与状态空间图模型结合更新粒子权值与通过估计坐标与状态空间图模型进行拟合滤波融合得到位置信息结合的方式有效的消除了PDR位置估算的累积误差，且在无线信号不稳定时也可以正常使用，本申请的定位方法具有高精度、高鲁棒性等特点。
[0008]为达成上述目的，本专利技术提出如下技术方案：本申请第一方面提供了一种基于图模型的定位方法，该方法包括：对基于目标区域的空间信息转化的图模型设置节点和边，所述节点间的节间距相同且所述节间距为预设值，所述边为相邻的所述节点间的连线，根据所述节点和所述边构建状态空间图模型和状态模型数据，所述状态模型数据包括节点数据和边数据；获取定位终端采集的运动状态数据和无线数据，所述运动状态数据包括步长和运动方向，所述无线数据由布置在目标区域内的无线节点发送；在首次获取所述运动状态数据和所述无线数据时进行初始化操作，包括：根据所述无线数据确定定位终端的初始定位位置、根据所述初始定位位置确定粒子的初始位置、在所述状态空间图模型中与所述初始定位位置距离最小的节点为粒子的关联节点、将所有粒子的初始权值都设置为1/N并对步长进行高斯采样，其中N为粒子采样数量，粒子的状态包括关联节点和运动方向；根据获取的运动状态数据更新所述粒子的状态，包括:对所述运动状态数据中的所述运动方向进行高斯采样，对所述粒子进行边采样，设置所述边采样概率满足均值为粒子的运动方向与采样边夹角的高斯分布，当所述粒子的关联节点连接有多条边时，选取与粒子的运动方向夹角最小的边为修正边，对接收到的运动状态数据中的所述步长进行高斯采样，对粒子进行节点采样确定粒子的关联节点，设置节点采样概率为所述步长与边长的比值；根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：所述粒子的运动方向与所述修正边的夹角越小，则赋予所述粒子的权值就越大；将根据粒子的运动方向确定的坐标向量和粒子权值融合加权计算得到估计坐标；根据所述估计坐标结合状态空间图模型计算出准确位置作为定位终端的定位位置。
[0009]优选的，基于目标区域转化的图模型设置节点和边，所述对基于目标区域的空间信息转化的图模型设置节点和边，包括：所述节点和所述边皆在所述目标区域中需对定位终端进行定位监测的区域。
[0010]优选的，所述根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：若检测到粒子的运动方向和粒子的关联节点连接的所有的边的夹角都大于90度时，将该粒子的权值设为0；设定重采样阀值，当权值大于0的粒子的数量小于所述重采样阀值时重新进行采样。
[0011]优选的，在首次获取所述运动状态数据和所述无线数据时进行初始化操作，包括：预先设定校准周期与校准阀值，若在所述校准周期内定位终端采集的所述运动方向的之间差值小于所述校准阀值，则所述校准周期初始时粒子的关联节点指向所述校准周期末尾时粒子的关联节点的方向作为校准方向，所述校准方向用于校准定位终端采集的运动方向。
[0012]优选的，所述获取定位终端采集的运动状态数据和无线数据，所述运动状态数据
包括步长和运动方向，所述无线数据由布置在目标区域内的无线节点发送，包括：所述无线节点为Ubeacon信标，所述无线数据包括蓝牙信号强度和UWB信标测量距离。
[0013]优选的，所述根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：若定位终端检测到Ubeacon信标，则根据所述无线数据计算的测距结果对所述粒子的权值进行更新，定义所述粒子与测距结果距离越小，则赋予所述粒子的权值越大。
[0014]本申请的第二方面提供了一种基于图模型的定位装置，包括：状态目标区域模块，用于对基于目标区域的空间信息转化的图模型设置节点和边，所述节点间的节间距相同且所述节间距为预设值，所述边为相邻的所述节点间的连线，根据所述节点和所述边构建状态空间图模型和状态模型数据，所述状态模型数据包括节点数据和边数据；粒子状态采样检测模块，用于获取定位终端采集的运动状态数据和无线数据，所述运动状态数据包括步长和运动方向，所述无线数据由布置在目标区域内的无线节点发送；用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于图模型的定位方法，其特征在于，对基于目标区域的空间信息转化的图模型设置节点和边，所述节点间的节间距相同且所述节间距为预设值，所述边为相邻的所述节点间的连线，根据所述节点和所述边构建状态空间图模型和状态模型数据，所述状态模型数据包括节点数据和边数据；获取定位终端采集的运动状态数据和无线数据，所述运动状态数据包括步长和运动方向，所述无线数据由布置在目标区域内的无线节点发送；在首次获取所述运动状态数据和所述无线数据时进行初始化操作，包括：根据所述无线数据确定定位终端的初始定位位置、根据所述初始定位位置确定粒子的初始位置并进行粒子采样、将所述状态空间图模型中与所述初始定位位置距离最小的节点设定为粒子的关联节点、将所有粒子的初始权值都设置为1/N并对步长进行高斯采样，其中N为粒子采样数量，粒子的状态包括关联节点和运动方向；根据获取的运动状态数据更新所述粒子的状态，包括:对所述运动状态数据中的所述运动方向进行高斯采样，对所述粒子进行边采样，设置所述边采样概率满足均值为粒子的运动方向与采样边夹角的高斯分布，当所述粒子的关联节点连接有多条边时，选取与粒子的运动方向夹角最小的边为修正边，对接收到的运动状态数据中的所述步长进行高斯采样，对粒子进行节点采样确定粒子的关联节点，设置节点采样概率为所述步长与边长的比值；根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：所述粒子的运动方向与所述修正边的夹角越小，则赋予所述粒子的权值就越大；将根据粒子的运动方向确定的坐标向量和粒子权值融合加权计算得到估计坐标；根据所述估计坐标结合状态空间图模型计算出准确位置作为定位终端的定位位置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对基于目标区域的空间信息转化的图模型设置节点和边，包括：所述节点和所述边皆在所述目标区域中需对定位终端进行定位监测的区域。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：若检测到粒子的运动方向和粒子的关联节点连接的所有的边的夹角都大于90度时，将该粒子的权值设为0；设定重采样阀值，当权值大于0的粒子的数量小于所述重采样阀值时重新进行采样。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在首次获取所述运动状态数据和所述无线数据时进行初始化操作，包括：预先设定校准周期与校准阀值，若在所述校准周期内定位终端采集的所述运动方向的之间差值小于所述校准阀值，则所述校准周期初始时粒子的关联节点指向所述校准周期末尾时粒子的关联节点的方向作为校准方向，所述校准方向用于校准定位终端采集的运动方向。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述无线节点为Ubeacon信标，所述无线数据包括蓝牙信号强度和UWB信标测量距离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据获取的运动状态数据更新所述粒子的权值，包括：若定位终端检测到Ubeacon信标，则根据所述无线数据计算的测距结果对所述粒子的权值进行更新，定义所述粒子与测距结果距离越...
【专利技术属性】
技术研发人员：董元友，盛敏，连振中，金勇，张永新，
申请(专利权)人：南京北路智控科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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