[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

说明书

本发明提供一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法。本发明对于如何使地磁序列信息和循环神经网络的结合来提高定位精度的问题，分为地磁室内数据库搭建和模型学习定位两个阶段。地磁室内数据库的搭建分为两个方面，一是室内地磁轨迹信号的收集，二是地磁室内数据库的搭建，并且在搭建过程中，会采用KNN和DTW融合的算法来求解合适的地磁室内数据库搭建的形式。模型学习定位阶段利用从短期记忆网络对地磁室内数据库进行学习，学习好适合参数的长短期记忆模型便可以用于定位。本发明的信号源只利用到地磁信号，不需要搭建基础设施，利用手机上的地磁传感器就可采集，采用长短期记忆网络模型，极大的提高了地磁室内的定位精度。

技术领域

本发明属于室内定位领域，具体涉及一种地磁室内地图数据库的搭建的方法，并利用长短期记忆网络的提取出位置信息并进行定位。

背景技术

室内定位技术在日常生活中带来了许多便利，在许多场景中具有很高的应用价值，例如被运用在商城，停车场等建筑中。如果在室外环境中，定位的方法一般会是GPS，但在室内环境中，GPS的定位精度往往不够。所以许多研究者尝试用WIFI,蓝牙等信号来引入了室内定位技术中去提高定位精度。

地磁作为室内定位的信号源之一，具有无需搭建基础设施，低成本，全天候的优点。由于室内建筑中钢筋水泥的影响，地磁在室内环境中会形成独特的结构，从而带来定位的优势。长短期记忆网络是一种循环神经网络，对序列的非线性特征学习具有一定优势。地磁轨迹信号作为一种序列信息，长短期记忆网络能更好地提取出地磁轨迹信号中位置特征，从而带来更为精确的室内定位结果。

地磁信号是一种特征信息较不明显的信号以及现在循环神经网络不断发展，新的模型能好地学习地磁信号中的特征。所以如何让地磁信号和循环神经网络结合来提高室内定位精度是一个值得探讨的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法。

本发明对于如何使地磁序列信息和循环神经网络的结合来提高定位精度的问题，分为地磁室内数据库搭建和模型学习定位两个阶段。地磁室内数据库的搭建分为两个方面，一是室内地磁轨迹信号的收集，二是地磁室内数据库的搭建，并且在搭建过程中，会采用KNN和DTW融合的算法来求解合适的地磁室内数据库搭建的形式。模型学习定位阶段利用从短期记忆网络对地磁室内数据库进行学习，学习好适合参数的长短期记忆模型便可以用于定位。

一种基于多层长短期记忆网络的地磁室内定位方法，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；