[发明专利]一种基于路径元网络模型的室内实时定位方法与系统

权利要求书

1.一种基于路径元网络模型的室内实时定位方法和系统，其特征在于，包括：

室内定位的实际需求定位精度通常是以如房间级区域或如走道等定性方式来表达，并不是用空间三维或平面二维的坐标数据来定量表达，而室内定位的物理环境共性特征可知，室内定位环境通常由区域（房间等封闭区域或公共区域）和通道（平面通道如走道或垂直通道如楼梯、电梯）组成；因此，可以通过路径元模型来表达室内定位环境的共性特征，而完整的室内定位环境是由共性特征的组合来表达，也即是由连通性的路径元组合形成的室内定位路径元网络模型表达；

路径元具有的基础属性包括节点、连线、路径向量和虚拟显示点；路径元中必须有且只有两个节点，其中节点的属性为特定区域；路径元中的连线是该路径元中两个节点之间形成的连线，路径元中只有唯一一条连线，线的属性是两个节点所代表实际区域之间的物理连通性，如门或通道；路径元中的路径向量是表示从路径元中一个节点沿着路径元中的唯一连线到达路径元中另一个节点的运动方向，路径向量的属性集合为正向或反向；虚拟显示点处于路径元连线上，用于表示两个路径元节点之间的实际连通边界，虚拟显示点是路径元连线上的必经点，其属性为“TRUE”（通常是指有门这样的关键界限时）或“FALSE”；当定位目标在路径元上运动时，目标到达路径元中任意节点的状态数据以及时间先后顺序被准确获知，因此根据时间序列可获知路径元中连线上的路径向量，由此获得了完整的路径元数据；

可以看出，复杂的室内定位就简化为路径元网络模型上每个路径元节点的精确识别和距离控制，而无需复杂计算或学习训练，这与三角测量法采用的坐标数据计算和指纹法上采用的信号强度训练来进行信号网格标定等方法有着本质区别；因此，当定位目标在路径元网络模型中的每个路径元上都能被准确及时地采集到完整的路径元数据，再匹配到基于路径元网络模型的矢量化电子地图上则完全满足了室内定位的实际需求。

2.根据权利要求1所述的实时定位方法与系统，其特征在于，在实际的目标区域CAD图形基础上通过矢量化建立的带有相对坐标数据的地图存入数据库；然后，在该地图上根据室内定位路径元网络模型进行组态，即在矢量化地图进行部署路径元节点，形成路径元节点定位装置ID数据与矢量化地图相对坐标数据进行绑定；建立路径元中的连线，形成完整的路径元网络拓扑的逻辑表达数据和路径元索引，标注该路径元内的虚拟显示点位置数据，最后将该路径元网络模型数据化后完整的存入数据库；从而生成了室内定位目标区域完整的电子地图数据，用于室内定位软件界面的可视化显示；因此，所有定位目标在电子地图上的静止显示点都是完全匹配在路径元网络模型中的节点或虚拟显示点上；所有定位目标在电子地图上的实时轨迹和历史轨迹都是完全匹配在路径元网络模型中的连线上；所有定位目标在电子地图上的运动方向都是根据时间先后计算出的路径向量确定的。

3.根据权利要求1所述的实时定位方法与系统，其特征在于，在虚拟显示点为有效（TRUE，通常是指一个路径元中两个节点代表区域之间是有门等清晰界限划分）的路径元中的两个节点定位装置的广播信号之间是具有信号交集区，而此信号交集区则是用来描述虚拟显示点；因此，这两个节点定位装置需要进行时间同步，以信号时序同步方式进行协调工作，以解决节点定位装置所使用的低频信号互相干扰的问题。

4.根据权利要求1所述的实时定位方法与系统，其特征在于，增加漂移消除算法，解决一个路径元中的两个节点定位装置之间的广播信号有效作用范围产生交集情况下在路径元上产生的漂移，即是该路径元的路径向量在一个特定时间间隔内来回翻转，由此会造成显示地图上的目标在路径元节点之间来回移动，即产生定位系统中常见的“漂移”问题，而实际目标并未发生相应的运动行为；因此，漂移消除算法是根据设定的一个特定时间窗口g内检查采集到的数据是否出现两个节点定位ID的交替产生行为，如果没有则直接将数据传送给路径元封包处理程序；如果有，则继续延时，以检查该交替的持续时间，如果延时等待时间k后交替结束，则选取时间最早的节点定位ID相关数据和时间最晚的节点定位ID相关数据传送给路径元封包处理程序；如果延时等待时间k后交替没有结束，则选取时间最早的节点定位ID相关数据和另一个的节点定位ID相关数据，同时将虚拟显示点标志设为有效，传送给路径元封包处理程序；当显示处理程序收到含有虚拟显示点有效标志的路径元数据时，则将该标识以动画的方式显示在地图对应的虚拟显示点坐标位置。