[发明专利]基于IMU数据的用户室内运动轨迹匹配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于IMU数据的用户室内运动轨迹匹配算法，具体涉及在室内定位导航中实现基于IMU数据的用户室内运动轨迹与实际室内地图之间的匹配定位，将用户室内运动的相对位移和方向转换成室内地图中的绝对物理位置。

背景技术

伴随着无线通信技术的进步和微机电系统的进步，装备有惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)的智能手机越来越普及。携带有智能手机的用户在室内运动时，IMU会产生大量与位置相关的数据信息，如用户的运动距离和运动方向。但是这些距离和方向都是一种相对的位移和方向，其在室内地图上的起始位置和终止位置都是未知的。如何将用户的室内运动轨迹在室内地图上实现匹配定位，将一种相对位移和方向转换成一种绝对物理位置，以用于室内导航或者在室内定位时提供建立Radio Map的位置信息，是目前研究的一个热点问题。

发明内容

本发明是为了解决现有的室内运动距离和运动方向都是一种相对的位移和方向，其在室内地图上的起始位置和终止位置都是未知的，导致室内运动轨迹不能在室内地图上实现匹配定位的问题。现提供基于IMU数据的用户室内运动轨迹匹配方法。

基于IMU数据的用户室内运动轨迹匹配方法，它包括以下步骤：

步骤一、采用节点构成室内参考地图；

步骤二、根据室内参考地图获得室内参考地图的转角矩阵GD和室内参考地图的权重矩阵W；

步骤三、采用IMU数据得到室内运动轨迹，根据室内运动轨迹获得转角方向和相邻节点之间的距离矩阵TD，将室内运动轨迹与室内参考地图进行匹配，获得室内参考地图中与室内运动轨迹包含节点数相同的轨迹集合A；

步骤四、从步骤三中的轨迹集合A中排除重复点的轨迹，获得轨迹集合B；

步骤五、在轨迹集合B中，将各轨迹中每3个连续节点利用室内参考地图的转角矩阵GD确定三个节点之间的转角方向并与室内运动轨迹的转角方向比较，与室内运动轨迹的转角方向完全相符的轨迹集合保留，获得轨迹集合C；

步骤六、利用室内参考地图的权重矩阵W和D算法得到最短距离矩阵R，通过最短距离矩阵R获得轨迹集合C中各轨迹相邻两节点之间的直线距离，将轨迹集合C中各轨迹相邻两节点之间的直线距离与室内运动轨迹各相邻节点之间距离TD对比，满足门限值θ_th等距离条件的轨迹保留，获得轨迹集合D，从而获得室内运动轨迹上各点的绝对物理位置。

本发明的有益效果为：利用节点组成的室内参考地图，然后构造关于参考地图的三维转角矩阵GD以及权重矩阵W，再利用IMU数据生成的用户室内运动轨迹与室内地图的匹配定位，由于室内地图中各点物理位置是已知的，由此便可将用户室内运动的相对位移和方向转换成一种绝对物理位置。因此，获得在室内地图上的起始位置和终止位置，实现室内运动轨迹在室内地图上实现匹配定位。

附图说明

图1为实施例的平面图，

图2为实施例的平面拓扑图，

图3为实施例的参考地图，

图4为基于IMU数据的用户室内运动轨迹图，

图5为具体实施方式一所述的基于IMU数据的用户室内运动轨迹匹配方法的流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图5具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于IMU数据的

用户室内运动轨迹匹配方法，它包括以下步骤：

步骤一、采用节点构成室内参考地图；

步骤二、根据室内参考地图获得室内参考地图的转角矩阵GD和室内参考地图的权重矩阵W；

步骤三、采用IMU数据得到室内运动轨迹，根据室内运动轨迹获得转角方向和相邻节点之间的距离矩阵TD，将室内运动轨迹与室内参考地图进行匹配，获得室内参考地图中与室内运动轨迹包含节点数相同的轨迹集合A；

步骤四、从步骤三中的轨迹集合A中排除重复点的轨迹，获得轨迹集合B；

步骤五、在轨迹集合B中，将各轨迹中每3个连续节点利用室内参考地图的转角矩阵GD确定三个节点之间的转角方向并与室内运动轨迹的转角方向比较，与室内运动轨迹的转角方向完全相符的轨迹集合保留，获得轨迹集合C；

步骤六、利用室内参考地图的权重矩阵W和D算法得到最短距离矩阵R，通过最短距离矩阵R获得轨迹集合C中各轨迹相邻两节点之间的直线距离，将轨迹集合C中各轨迹相邻两节点之间的直线距离与室内运动轨迹各相邻节点之间距离TD对比，满足门限值θ_th等距离条件的轨迹保留，获得轨迹集合D，从而获得室内运动轨迹上各点的绝对物理位置。