[发明专利]一种iBeacon辅助地磁室内实景导航方法

说明书

本发明公开了一种iBeacon辅助地磁室内实景导航的方法，离线阶段，利用智能手机采集定位区域内的地磁指纹，服务端利用深度学习中的卷积神经网络算法(CNN)对采集的指纹数据进行训练。在线阶段，客户端将当前采集的地磁指纹上传到服务器，服务端利用CNN训练模型对指纹信息进行分类识别，从而获得当前用户的位置信息；同时，在室内复杂地形处部署iBeacon基站来对地磁导航进行校正，且对iBeacon辅助定位信号进行卡尔曼滤波以解决其波动问题；最后，客户端通过位置及方向信息，在服务端数据库中获取相应位置的实景图片，实现实景导航。

技术领域

本发明属于室内定位领域，尤其涉及一种iBeacon辅助的地磁室内实景导航方法。

背景技术

目前，随着移动互联网时代的来临，室内环境中定位的需求日益增大，利用智能手机终端进行精确室内定位成为了研究热点。由于GPS信号收到建筑物的阻挡，在室内环境无法使用，所以多种定位方法相继被提出。常见的室内定位方法包括：超声波定位技术，Wi-Fi指纹技术，惯性传感器定位技术等。

超声波定位技术采用三角测距原理进行定位，定位精度高，但缺点是易受到多径效应的影响，而且需要布置大量的基础设施，造价高。Wi-Fi指纹定位是应用最广泛的定位技术，它通过测量室内各个Wi-Fi热点的接收信号强度(RSSI)来实现定位。其优点不需要额外布置Wi-Fi设备，定位速度快；缺点在于采集指纹耗时费力，定位精度低。惯性传感器定位技术是在假设已知用户初始位置的情况下，利用手机的惯性传感器来测量用户的行走速度和方向，从而跟踪用户位置。其优点是不需要额外的基础设施，简单方便；缺点是容易产生累积误差，定位精度低。

近来，提出了利用地磁指纹和iBeacon等新型的定位技术。在室内环境下，地磁场受到室内其他磁场源的影响，使得磁场发生扭曲，各个位置点的地磁信号都不相同，因此可以建立地磁指纹库进行定位。其优点是地磁信号稳定，不用重复采集；缺点是手机采集的地磁指纹是一个三维向量，它的采集跟行人姿态有关。已有方法不得不要求用户使用时固定手机朝向，使用不便。iBeacon信标定位将接收信号强度和阈值比较，得到定位结果。优点是简单可靠，缺点是接收信号强度值波动大，定位鲁棒性差。

可以看到，地磁和iBeacon定位技术各有优缺点。为此，本发明融合二者的优点，结合基于增强现实的实景导航能够提供给用户更好视觉体验的特色，提出一种iBeacon辅助的地磁室内实景导航方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是，提供一种iBeacon辅助的地磁室内实景导航方法，在iBeacon辅助定位中如何降低信标信号波动的影响，以及如何解决地磁定位对手机朝向的约束，达到提高室内导航的鲁棒性和精度的目的。

本发明的基本原理为：先利用智能手机磁力计采集定位区域内不同路径的地磁指纹，然后在服务器端利用深度学习中卷积神经网络(CNN)对采集的指纹数据及其对应的位置数据进行离线训练。在线实时导航时，客户端应用软件把当前地点采集的地磁指纹传送到服务器。服务器利用CNN训练模型对采集的地磁指纹信息进行分类识别而获得当前用户的位置信息。同时，在室内复杂地形处部署iBeacon基站来对地磁导航进行校正，且对iBeacon辅助定位信号进行卡尔曼滤波来解决其波动问题。在iBeacon辅助的地磁导航过程中，采集增强现实方法引入实景图片，从而实现实景导航，提高了用户体验。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种iBeacon辅助的地磁室内实景导航方法，，包括以下步骤：

步骤1：离线阶段，采集定位区域内不同位置的地磁、图像、方向信息，并记下其对应的地理位置坐标信息；

步骤2：把地磁、图像、方向信息和相应的地理位置信息传送到web服务器；

步骤3：把位置、方向和图像信息保存到服务器端的关系型数据库中；