[发明专利]一种室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法

权利要求书

1.一种室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法，其特征在于，所述方法包括：

1)选择WLAN位置指纹数据库：计算前一时刻得到的行人3维位置距每个楼梯口的物理距离，利用计算出的物理距离是否大于某个阈值判断行人是否进出楼梯间；如果判断出没有进出楼梯间，则位置指纹数据库不变，与前一时刻的位置指纹数据库相同；如果进入楼梯间，则选择楼梯间的位置指纹数据库，如果出楼梯间，则判断为在楼层中，此时还需利用前一时刻的实际高度判断所处楼层，选择相应楼层的位置指纹数据库；

2)计算行人的速度和航向：根据采集到的MEMS数据，包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计数据，利用步态检测和数据更新速率方法计算速度，四元素更新姿态矩阵方法计算航向；

3)WLAN位置指纹定位：首先利用抗差扩展卡尔曼组合导航滤波器中的一步预测信息反匹配位置指纹数据库修正观测得到RSSI，然后利用修正的RSSI结合WKNN定位算法进行位置解算；

4)将计算得到的速度、航向和WLAN指纹定位的位置一起带入抗差扩展卡尔曼组合导航滤波器，解算得到最优的二维位置坐标；

5)高度计算：利用气压计输出数据计算海拔高度，实际的高度信息则通过判断上下楼进行高度的累加或者累减进行计算，从而实现室内跨楼层3维定位。

2.根据权利要求1所述的室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法，其特征在于，所述步骤(2)对行人的速度解算如下：

首先计算加速度计输出的模值和分别表示加速度计输出的3轴加速度；然后通过检测模值A_norm为峰值且大于某个设定的阈值A₀来判断跨步，完成步态检测；最后假设MEMS传感器的输出频率为f_s，且通过检测加速度计输出模值A_norm连续两个大于阈值A₀的峰值之间的数据点数ΔN，可以计算第k步所需的时间为假设行人每一步为匀速运动，则可以计算出第k步的速度为

vk=Pktk=PkfsΔN]]>

式中P_k为第k步的步长，v_k为第k步计算出的速度。令第k步中每个采样时刻的速度都为v_k，则每一秒可计算出f_s个速度，取每一秒计算出的所有速度的均值作为该秒计算出的速度。

3.根据权利要求1所述的室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法，其特征在于，所述步骤(3)使用的抗差扩展卡尔曼组合导航滤波器的设计方法是：通过建立观测方程和状态方程，设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)输出最优位置信息，并同时引入抗差M估计到室内融合定位算法中，形成抗差扩展卡尔曼滤波器。

4.根据权利要求3所述的室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位算法，其特征在于，所述观测方程如下：

选用WLAN输出的位置信息、MEMS输出的速度和航向信息作为观测量，即观测方程如下：

式中表示t时刻WLAN定位出的东位置，表示t时刻WLAN定位出的北位置，表示t时刻MEMS输出的速度，表示t时刻MEMS输出的航向；x_t表示t时刻待估计的东位置，y_t表示t时刻待估计的北位置，v_t表示t时刻待估计的速度，表示t时刻待估计的航向，V_t表示观测噪声，是均值为0的高斯白噪声序列。