[发明专利]室内磁地图的快速建模与可信定位方法

说明书

本发明公开了一种室内磁地图的快速建模与可信定位方法，包括：定位区域设定、参考坐标系建立、MARG传感器模块的佩戴或安装、数据采集、姿态矩阵计算、位置戳计算、磁数据投影到参考坐标系、磁数据与位置戳关联、磁地图细化、匹配定位。首先通过人体佩戴MARG传感器模块，即走即测将磁数据与位置戳关联，建立粗糙磁地图；然后利用迭代差值方法获得精细磁地图，最后利用欧氏距离最小准则进行匹配定位，实现室内磁地图的快速建模与可信定位。本发明与已有的磁地图建模和定位方法相比，建模效率高、定位可信，具有广泛的应用前景，如地磁导航、地磁定位、磁地图建模等。

技术领域

本发明属于磁地图的建模和定位方法技术领域，具体涉及一种室内磁地图的快速建模与可信定位方法。

背景技术

关于地磁定位，即确定载体/人的位置信息，通常有两种方法。一种是使磁传感器与其它传感器组合使用，典型的是MARG传感器，可理解为磁力计、加速度计、速率陀螺这三种传感器(Magnetometer,Accelerometer and Rate Gyro)，也可理解为测量磁场，角速度与重力(Magnetic,Angular Rate and Gravity)的传感器组合。其思想都是获得方向，和载体/人在该方向上运动的距离，即最终得到位置信息。第二种方法是测量并构造一个区域地磁数据库，根据地图匹配等相关算法确定载体/人的位置信息。

显然两种方法各有利弊。方法一，可自主定位，但要求地磁相对稳定，一般只适用于室外等空旷地区。方法二，定位精度相对稳定，定位误差不随时间漂移，但在磁地图建模时费时耗力，需要大量的人工测绘才能获得磁地图，地图的更新和维护难度大，地图匹配算法复杂，定位精度很难提高。但如果一旦突破上述瓶颈，仅利用磁场信息和相关地图匹配算法就能获得准确可靠的载体/人的位置信息，其研究和应用前景十分广阔。理论上，磁地图要求磁指纹特征具有可区分性、可识别性和唯一性，然而磁场是动态的，变化的，易干扰的。考虑到地磁本身存在地磁静日变化现象，同时室内地磁往往因各种软/硬磁干扰(如建筑物的钢筋混凝土结构、电力线和其它电气设备的影响)而导致严重磁场失真。这些原因将导致地磁建模的困难，和基于地磁的定位往往不可信。

已有的方法很难解决室内磁地图建模的效率问题以及定位的可信性问题，因此迫切需要研究快速的磁场建模和可信的定位方法，为导航、定位等诸多相关应用领域提供理论指导和技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室内磁地图的快速建模与可信定位方法，有效解决背景技术中存在的效率问题和可信性问题，对室内磁地图的建模与匹配定位及其广泛的应用给出了指导。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：首先通过人体佩戴MARG传感器模块，即走即测，将磁数据与位置戳关联，建立初步磁地图；然后利用迭代差值方法获得精细磁地图，最后利用欧氏距离最小准则进行匹配定位，实现室内磁地图的快速建模与可信定位。

室内磁地图的快速建模方法，包括如下步骤：

定位区域设定；

参考坐标系建立；

MARG传感器模块的佩戴或安装：

数据采集；

姿态矩阵计算；

位置戳计算；

磁数据投影到参考坐标系；

磁数据与位置戳关联：

磁地图细化。

进一步地，定位区域设定是指设定所要定位或建模的区域，所述区域是一个大小有限的室内区域，存在磁场失真，可以是规则区域也可以是形状不规则区域。

进一步地，参考坐标系的精度要高于建模精度一个量级以上，优选地，参考坐标系建立是建立右手直角坐标系，更优选地，为东北天坐标系。因为所要定位的区域有限，故不考虑地球曲率、经纬度等信息。