[发明专利]一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法

说明书

本发明涉及无线传感网络技术领域，提供了一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法，包括S1‑S4四个步骤。本发明涉及一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法，通过借助地球磁场强度在每个位置的唯一性的定位功能，并合理运用三边定位法以及卡尔曼滤波对轨迹进行计算，最后通过路径加和得到最终的路径，可以使得处于运动状态时依然能够有更高的定位精度。

技术领域

本发明涉及无线传感网络技术领域，具体为一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法。

背景技术

定位在生活中应用十分广泛，现今也是生活中不可或缺的一部分，对于出行等各方面十分方便。随着生活水平的提高，社会的发展，人们对定位的要求也更多，不仅在室外的需要定位，而且逐步对室内的定位也涉及需求。例如在高大的大厦，宽阔的商场，人们也需要精准的定位，因此，现如今对在室内的定位也有很大的意义。

无线传感器网是由大量的集成了传感、数据收集、处理和无线通信能力的小体积、低成本的传感器节点构成的自治网络，是一个通过感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息来监视和控制一个特定地理区域的智能网络信息系统。无线传感器网络定位方法较多，目前基于RSSI的定位方法能充分利用已有的无线网基础设施，无需增加额外的硬件装置，具有功耗低、成本低的优点。但室内环境中多径效应和非视距传输条件的影响导致室内定位系统面临很多技术挑战。

近年来，利用WiFi，蓝牙，超宽带等技术达到的定位精度理想，但是需要铺设大量的外设，成本较高。由于地磁场是天然存在的，并且随着移动端技术的发展，移动端的内置传感器可以获取地磁信息。磁定位作为一种新兴的室内定位方法，借助地球磁场强度在每个位置的唯一性实现定位功能，其优势在于安全可靠、成本低廉、对环境要求低等，并能通过智能手机内置的地磁传感器即可实现定位。芬兰的IndoorAtlas公司一直在致力于地磁室内定位技术的研究，最近几年，其给出了在地下1000米的矿洞中使用地磁定位确定位置的解决方案，其地磁室内定位精度在国际上处于领先位置，平均精度可以达到1-2米。但是当运动状态发生变化时，该软件定位精度下降甚至无法定位。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法，通过借助地球磁场强度在每个位置的唯一性的定位功能，并合理运用三边定位法以及卡尔曼滤波对轨迹进行计算，最后通过路径加和得到最终的路径，可以使得处于运动状态时依然能够有更高的定位精度。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种基于地磁强度的卡尔曼滤波室内轨迹跟踪算法，包括如下步骤：

S1，在待测室内区域内，随机部署zigbee信号强度测量网络；

S2，采用上位机获得路径上各点接收到的RSSI并计算出对应距离d；与此同时采用地磁测量模块沿着相同的路径依次测得路径上各点的地磁数据；

S3，采用三边定位法依据所述上位机计算出的对应距离求解路径路径上各点位置的测量坐标，并用卡尔曼滤波算法对轨迹进行跟踪定位以获得路径；与此同时，采用基于Hausdorff的距离度量算法进行地磁数据的搜索匹配，并对轨迹进行跟踪以获得路径；

S4，采用适宜该环境的加权系数将所述S3步骤中获得的两个路径加和，以输出最终路径，该最终路径即为当前位置至定位位置的路径。

进一步，在所述S1步骤具体为：在a(m)×a(m)待测的室内区域内，随机部署n个传感器，传感器的节点坐标为：(x_i,y_i)，其中i＝1,2,...,n.n≥3。

进一步，在所述S2步骤中，计算出对应距离d具体为：