[发明专利]一种基于地磁场强度序列特征点对齐的行人路径匹配方法

说明书

本发明提供一种基于地磁场强度序列特征点对齐的行人路径匹配方法，具体过程为：一、在两组待处理的磁场强度序列中寻找一组空间一致的特征点，并在该组特征点处将两序列对齐，然后将其他特征点以该组特征点为基准，依次就近对齐；对齐后通过线性插值完成两个序列长度统一，得到新的两组序列；二、计算两个新序列的相关系数；三、重复上述过程，得到两个序列的最大相关系数；四、设置相似度阈值，最大相关系数大于该阈值的两个序列，判定为同一路段的数据，其相对位置由对齐后两组序列的起始点相对位置来确定。本发明通过识别磁场序列中的特征点，完成地磁序列的尺度统一，进而实现相同空间地磁序列的准确匹配。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种基于地磁场强度序列特征点对齐的行人路径匹配方法，可用于基于众包数据的指纹地图构建和地磁序列匹配定位方面。

背景技术

随着移动互联网与智能终端的快速发展，基于地理位置的各类互联网服务不断衍生出来，人们对于室内定位的需求也越来约强烈。目前大众消费类应用场景下常用的室内定位方法主要有基于WLAN/BLE信号强度指纹的定位方法、基于地磁场的室内定位方法、基于惯性传感器的定位等。其中基于信号强度指纹的定位方法需要预先在离线阶段采集各个参考点上的各接入点的信号强度以制作信号强度指纹数据库。同时，由于室内环境的变化等原因，要持续实现一定的定位精度，就需要每隔一段时间重新采集、更新信号强度，这都需要耗费较大的人力物力。为解决上述问题，催生了志愿者指纹采集技术、指纹库推衍技术，以及基于众包数据的指纹库重构技术。目前，随着智能终端的普及和位置服务用户的增多，基于众包用户数据进行WiFi指纹地图重构的研究成为了当前的热点。另外，研究人员发现地磁场在室内的空间分布具有一定稳定性，加上地磁场相比WiFi信号，具有无源性、空间分辨力高、信号稳定性强等优势，因此基于地磁场的室内定位技术也越来越受关注。

结合上述两类技术的特点，有学者提出了利用地磁序列在同一空间路径上的特征稳定性，来进行众包用户路径的匹配和合并，最终通过片段的众包数据重构室内拓扑地图，并进而得到完整的WiFi指纹空间分布或地磁场强度空间分布的方法。此外，在基于地磁场的室内定位方法中，也需要将实时采集的地磁序列与事先测量得到的地磁强度数据库中的地磁序列进行匹配，从而估计行人当前的位置坐标。上述两种地磁定位的实例中，都面临一个相同的关键问题，即如何准确的评估两段地磁时间序列的相似度，从而将相同空间位置的地磁序列进行匹配。

在实际应用中，普通用户只能通过个人的智能终端获得到地磁场的三轴强度时间序列，用户的真实步行速度是未知的和不可测的。利用智能终端内置的加速度传感器和MEMS陀螺仪，可以利用行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)技术来进行用户的步伐检测、航向估计和步长估计，从而推算用户相对于起点的位置坐标。但是由于智能手机内置的惯性器件精度有限，加上用户使用智能手机时姿势的变化，步长和航向难以准确推算。因此，在同一空间路径上，不同用户采集到的地磁时间序列呈现拉伸或收缩的状态，如图1-2所示，如何将不同伸缩状态的地磁时间序列转换到同一的空间尺度上，并准确度量两段序列的空间相似性，就是所解决的关键问题。

发明内容

本发明提供一种基于特征点对齐的磁场强度序列匹配方法，通过识别磁场序列中的特征点，完成地磁序列的尺度统一，进而实现相同空间地磁序列的准确匹配。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于地磁场强度序列特征点对齐的行人路径匹配方法，具体过程为：

一、对待处理的两组磁场强度序列Mag¹和Mag²，在磁场强度序列Mag¹和Mag²中寻找一组空间一致的特征点，并在该组特征点处将两序列对齐，然后将其他特征点以该组特征点为基准，依次就近对齐；对齐后通过线性插值完成两个序列长度统一，得到新序列Mag^new1与Mag^new2；

二、计算两个新序列的相关系数cc；