[发明专利]一种室内地图匹配定位的方法

说明书

本发明提供了一种室内地图匹配定位的方法，利用室内空间信息，对行人可运动空间进行描述；在狭长区域采用一维路网模型表示，在开阔区域使用格网模型表示，符合室内行人的运动特征。在地图匹配过程中，通过使用行人的朝向信息结合室内空间图模型中的空间信息，构建局部动态图模型，移除多余的隐藏状态，减少地图匹配的搜索空间，显著降低地图匹配计算复杂度。本发明在使用朝向辅助室内地图匹配估计位置时，使用行人的朝向信息与室内空间图模型中的边的方向信息动态构建状态转移矩阵，增强室内空间信息的约束，提高了室内地图匹配的精度。本发明的有益效果是：降低地图匹配的计算复杂度，增强定位精度。

技术领域

本发明涉及线通信与室内定位领域，尤其涉及一种室内地图匹配定位的方法。

背景技术

位置是人类生活与发展的重要基础信息。据估计人类所能获取到的信息中80％都与空间位置有关，而人们平均花费多达87％的时间在室内空间。获得准确、可靠、泛在的室内位置信息是公共安全、应急救援、特殊人群监护等的迫切需求，是物联网、移动社交、智能制造等的关键支撑。对于大型商场、出行交通设施(例如，机场和火车站)、银行、医院、安全管理以及其他一切向室内用户提供服务的场所，室内位置信息有着非常重要的作用。室内环境通常很复杂，而且具有以下特征：多层性、存在很多障碍物、空间结构经常变换、经常有大量行人移动、定位信号容易波动和受到噪声影响等。此外，受当前硬件技术限制，智能手机的计算能力和续航能力有限，过于复杂的定位算法将会导致电量消耗过快或者定位延迟过高。

由于无线局域网和支持Wi-Fi的移动设备的广泛普及，使得基于Wi-Fi的室内定位无需部署额外的基础设施投资，成本低廉。基于Wi-Fi信号的定位技术在学术界和产业界均得到了持续的关注。另一方面，智能手机普遍内置了惯性传感器，包括加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘等。通过惯性传感器，可以感知行人的运动状态，通过航位推算方法估计行人位置。

行人航位推算方法是一种自主定位技术，不依赖任何定位基础设施，部署成本非常低，但是该方法存在累积误差而且需要已知行人的初始状态。

室内空间结构限制了行人的可运动区域，合理的使用室内空间信息将有利于室内定位。例如，行人只能通过门进出房间，通过楼梯或者电梯来切换楼层等。地图匹配方法可以对定位结果进行增强，地图匹配方法一般以其他定位结果作为输入信息，以路网作为隐藏状态，通过序列匹配的方法求解违反空间约束最少的最优路径。但是当室内空间较大时，隐藏状态过多，会导致地图匹配计算过于复杂，对智能手机供电造成很大负担。在地图匹配定位方法中，隐藏状态的数量不仅对计算复杂度有重要影响，而且对定位精度也有影响。当减少空间模型的隐藏状态数量，即增大路网间隔时，行人的可运动区域将会变得稀疏，从而可在一定程度上降低计算复杂度。但是，过于稀疏的隐藏状态，将会降低地图匹配的定位精度，使得系统无法达到预期的定位效果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种室内地图匹配定位的方法，主要包括以下步骤：

S1：根据室内空间信息，得到行人可运动空间，构建室内空间图模型；所述室内空间图模型由节点集合与边集合构成；各节点中均存储了可运动空间的位置信息和室内空间语义信息，节点集合表示了行人的可运动空间；边中存储了节点间拓扑信息和几何信息，边集合用来表示限制行人的运动空间；

S2：根据所述室内空间图模型和其他定位技术首次得到的估计位置，得到各个节点的初始概率分布π_i，并选择初始概率最大的k个节点作为隐藏状态；k为大于0的正整数；初始概率分布π_i为：

π_i＝1/((L_e.x-n_i.x)²+(L_e.y-n_i.y)²+γ_e)