[发明专利]一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法

权利要求书

1.一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、地磁轨迹数据的采集：

(1)测量室内所有的路径的长宽比例；

(2)沿室内路径的行人主要行走方向采集地磁轨迹数据；

步骤2、搭建地磁室内数据库：

(1)根据不同的网格长度划分室内地图和地磁轨迹数据；

(2)对于网格长度的不同网格会划分一个对应位置和网格长度相同的地磁轨迹信号，在每个网格的正中心分配位置标签；

(3)根据不同的网格长度搭建相对应的地磁数据库；

步骤3、利用KNN和DTW混合的算法选择最合适的网格长度，确定相应的地磁数据集：

(1)通过KNN和DTW融合的算法计算不同地磁数据库下的定位精度；

(2)根据定位精度的结果选择定位精度最高的地磁数据库作为网络训练所用的地磁数据集；

(3)在确定好的地磁数据库中选取80％的数据作为训练集，20％的数据作为测试集；

步骤4、利用多层的长短期记忆网络训练确定的地磁数据库：

(1)通过长短期记忆网络训练地磁数据库中的训练集；

(2)通过地磁数据库中的测试集来测试训练好的模型的好坏；

(3)通过多次训练，选择输出定位精度最优的模型参数；

步骤3、利用KNN和DTW混合的算法选择最合适的网格长度，确定相应的地磁数据集，具体方法如下：

利用DTW来计算目标值和地磁数据库中的地磁轨迹的相似度，从中取k个最相似的地磁轨迹数据所对应的位置标签，按照权重来计算估计位置，权重W_t和位置估计的公式如下：

W_t＝1/DTW(q,p_t) (3)

其中q表示目标值，p_t表示地磁数据库中的地磁轨迹数据，loc表示估计的位置，loc_t表示为前k个最相似的地磁轨迹信号所以对应的位置标签；

在实验中k设置为4，即选择最相似的前4个地磁轨迹信号的位置作平均值作为估计位置；分别测试在不同网格长度的地磁数据库下的定位误差，选取定位误差最小的网格长度作为最合适的网格长度；定位误差为地磁数据库中测试集在KNN和DTW混合的算法下计算出的估计位置和实际位置的绝对值差值的平均值；

在最合适的网格长度对应的地磁数据库中选取80％的数据作为训练集，20％的数据作为测试集。

2.根据权利要求1所述的一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法，其特征在于，所述的步骤1、地磁轨迹数据的采集具体方法如下：

地磁轨迹信号的采集沿室内道路的行人主要行走方向进行正向采集；采集过程中根据道路的宽度等比例分成几个路线，在这几个路线上利用手机传感器正向和反向采集地磁轨迹信号；地磁轨迹数据的采集根据不同的天数和不同的时间进行多次采集；采集的地磁信号表示为一个四维的向量M_x,M_y,M_z,M，M_x,M_y和M_z是由手机的地磁传感器的三个方向轴所采集的信号值，M表示地磁强度，由M_x,M_y和M_z的二阶范数组成，具体公式如下：

地磁轨迹信号由连续的地磁信号组成；对于用于神经网络的训练，地磁轨迹信号有更多的地磁信号能带来更多的位置特征为室内定位带来更好的精度；地磁轨迹信号是一个四维长度不定的信号，由以下的公式表示：

其中横向代表地磁轨迹信号的四个维度，t表示地磁轨迹的长度。