[发明专利]室内定位系统

权利要求书

1.室内定位系统，其特征在于，包括传感器、行人航位推算模块、角速度模块、磁场匹配模块、楼层定位模块、数据传输模块、后台终端；

所述传感器包括陀螺仪、加速度传感器、磁场传感器、压力传感器，所述陀螺仪为角速度传感器，用于精确角度的测量，所述加速度传感器用于加速度的测量，所述磁场传感器用于将磁场信息转为电讯号进行测量，所述压力传感器用于辅助测量行人位置的海拔高度，所述行人航位推算模块用于计算行人当前位置信息，具体的处理步骤包括：

步骤一：获取在第一个行进过程中，行人在T₀时刻的初始位置，初始位置坐标标记为(X(T₀),Y(T₀))；

步骤二：当行人沿着方向角α行进，位移为D₀时，获取行人在第二个行进过程中，行人在T₁时刻的位置坐标，T₁时刻的位置坐标标记为(X(T₁),Y(T₁))；

步骤三：当行人沿着方向角β行进，位移为D₁时，获取行人在第三个行进过程中，行人在T₂时刻的位置坐标，T₂时刻的位置坐标标记为(X(T₂),Y(T₂))；

步骤四：当行人沿着方向角γ行进，位移为D₂时，获取行人在第四个行进过程中，行人在T₃时刻的位置坐标，T₂时刻的位置坐标标记为(X(T₃),Y(T₃))；

步骤五：T₂时刻的位置坐标可根据T₁时刻的位置坐标得出；

X(T₂)＝X(T₁)+D₁·sinβ；

Y(T₂)＝Y(T₁)+D₁·cosβ；

以此类推，各个时刻的位置坐标信息；

步骤六：行人当前位置信息的计算受行人的初始坐标信息、每次行进的位移的影响，通过公式D(T_k)＝n(T_k)·P(T_k)计算时间段内的总位移，其中，参数n(T_k)表示行人在T_k+1到T_k的时间区间行进的步伐数目，参数P(T_k)表示行人在该时间区间内的平均步伐长度，D(T_k)表示行人在该时间段内的总位移，通过计算获得行人的总位移距离信息；

所述角速度模块用于行人角位移的计算处理，具体处理步骤包括：

S01：对陀螺仪x、y、z三轴读数进行积分，计算出三个轴的角位移θ_x、θ_y、θ_z，积分公式为

S02：分别对三轴的角位移进行实时检测，对行人状态进行判定；

当x、y、z三轴的角位移都没有超过预设的阈值15°时，则判定行人运动状态为直线行进；

当x、y、z三轴的角位移有一项超过预设的阈值15°时，则判定行人运动状态为非直线行进；

S03：在行人直线行走的过程中，实时收集x、y、z三轴的加速度传感器数据，并计算器对应的平均值

其中，行人在直线行走过程中，x、y、z三轴的平均加速度的矢量和接近于地球的重力加速度g，即在行人坐标系中z轴方向上的加速度分量，z轴方向上的加速度向量分为三个组成部分，即对应x轴的对应y轴的以及对应z轴的

S04：通过公式式中θ_z为行人z轴的角位移，即行人改变方向的角度；

所述磁场匹配模块用于磁场地图匹配处理，具体的匹配处理步骤如下：

H01：将室内采样点标记为多维向量，其中(x，y)代表室内采样点的坐标，与室内地理位置信息相对应，L代表采样点与初始点的距离，将采样点位置坐标与地磁特征关联；

H02：当行人停止在采样点附近停止脚部时，获取用户停止位置的地磁强度|M_k|，通过粒子滤波匹配算法根据实测数据与环境磁场地图P中存储数据‖M‖比较分析，得出一个同地磁特征最为匹配的近似点作为校正点；

H03：通过粒子滤波匹配算法进行磁场匹配，消除行人在航位推算算法中不相同的信息，获得校正后的信息反馈给行人航位推算模块；

所述楼层定位模块用于根据气压信息判断楼层位置，具体的判断步骤表现为：

K01：通过公式进行线性拟合，其中，P₀代表标准大气压，H代表海拔高度，P_r代表特定海拔气压值，将相邻楼层的变量P_r值相减，计算平均气压值，平均气压值标记为P_k；

K02：将P_k值与预设标准值进行比对判断处理，预设标准值包括0、0.37、0.41、0.44...；

当P_k值等于0时，判断楼层为1楼；

当P_k值高于0不大于0.37时，判断楼层为2楼；

当P_k值高于0.37不大于0.41时，判断楼层为3楼；

当P_k值高于0.41不大于0.44时，判断楼层为4楼，以此类推。