[发明专利]基于智能手机航位推算以及LiFi识别的室内定位方法

说明书

本发明公开一种基于智能手机航位推算以及LiFi识别的室内定位方法，该方法依托于目前市面上所销售的智能手机，使用智能手机中普遍存在的加速度传感器、陀螺仪、磁力传感器以及CMOS摄像头作为传感器来进行行人航迹推算，主要应用在室内使用LED灯具进行照明的场合，将室内可见光定位结果与智能手机行人航位推算结果通过粒子滤波相结合，得到精度更高、更稳定的位置坐标。相对于其他现有的室内定位技术，本室内定位方法精度高、安装成本低、稳定可靠，在大型商场、大型地下停车场、机场和大型仓库等场景拥有良好的应用前景，无需对场景进行不必要的改造，因此成本低廉，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及室内行人定位领域，尤其涉及一种基于智能手机航位推算以及LiFi识别的室内定位方法。

背景技术

目前，室内定位在人们的日常生活、工作当中具有十分广大的应用前景。室内定位技术可解决的问题包括但不限于：在大型商场，由于商场结构复杂、人流较大，有时容易迷失方向，而室内定位技术能够准确定位到当前所在的位置，从而更方便地去寻找目的地；在大型地下停车场中，由于停车场的位置特征不明确、面积较大且场景重复度高，导致了平时在找车的过程中浪费了大量的时间，而通过室内定位技术，我们可以方便地获取当前相对于停车场地图的所在位置以及停车的位置，能够快速地找到具体的停车点，方便出行。可以说目前人们对于更为稳定可靠、精度更高的室内定位技术的需求十分大，这促使了本发明的产生。而现存的室内定位技术包括全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、Wi-Fi室内定位技术、射频识别技术、蓝牙定位技术、基站定位技术，UWB(Ultra Wideband)室内定位技术、室内可见光定位技术、智能手机的行人航位推算技术等。上述的室内定位技术均有一定的技术缺陷：

(1)GPS定位技术与基站定位技术受到在室内时信号穿过墙体后大大减弱的影响，会造成定位结果的精度不足、系统鲁棒性能差，所以并不适合作为室内定位技术；

(2)Wi-Fi室内定位技术以及蓝牙定位技术这两种定位技术较类似，通过事先记录巨量的定位点与所在位置的信号强弱，然后与移动设备接受的信号强弱进行对比得到当前所在位置。或者将接入移动设备的三个信号进行差分算法，然后进行三角定位。然而信号强弱大小受到的干扰源较多，且要做到对大面积室内进行信号覆盖的成本较高，所以并不适合建立在大型的应用场景且人流较大的场景；

(3)射频识别技术通过读取目标的RFID电子标签的特征信息，通过采用近邻法、多边定位法和接受信号强度等方法来获取所在位置信息。然而RFID电子标签的制造成本较高，且会面临RFID电子标签被恶意篡改的问题，所以并不适合建立在大型的应用场景且人流较大的场景；

(4)UWB室内定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用三角定位方法来进行定位。其中UWB室内定位利用到的超宽带通信不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒级别以下的极窄脉冲来传输信号，穿透力强，安全性能高，抗干扰能力强，定位精度高。但是其实施成本十分高；

(5)室内可见光通信定位技术扩展了用于室内照明的LED灯具的运用，利用特殊的调制方法使LED灯发出高频的、肉眼无法识别的灯光，在终端使用图像或光电二极管(PD)对光进行接收处理，从而进行定位。室内可见光通信定位的缺陷为，由于视距传播(line ofsight)的原因，当光线被障碍物阻挡时，可见光通信定位会出现失准甚至失败的问题，稳定性能不够；

(6)智能手机航位推算的方法使用了手机所携带的速度传感器、陀螺仪以及磁力传感器来计算行人的步数以及航向，以此推算得到行人的位置信息。该技术的缺陷在于传感器的漂移误差，而且当误差不能得到及时的补偿时会随着时间的进行而累积，最后得到的结果会与现实结果有极大的偏差，定位准确性很低。

发明内容