[发明专利]一种改进PDR与RSSI融合的蓝牙室内定位方法

说明书

本发明涉及一种改进PDR与RSSI融合的蓝牙室内定位方法，包括以下步骤：1)构建RSSI定位灰度图集作为CNN定位模型的训练集，采用训练好的CNN定位模型进行RSSI定位，获得初始RSSI定位结果；2)根据惯性测量单元IMU采集行人的行走数据构建IMU数据集，采用PDR算法进行定位，获得初始PDR定位结果；3)采用基于停留时长的PDR修正算法对初始PDR定位结果进行修正；4)采用EKF滤波器将修正后的PDR定位结果与RSSI定位结果进行融合，得到最终的定位结果。与现有技术相比，本发明改善了PDR误差累积问题，提高了定位精度，具有更强的的系统稳定性，及普适性，能够为室内人员提供较为准确的定位结果。

技术领域

本发明涉及室内定位技术的领域，尤其是涉及一种改进PDR与RSSI融合的蓝牙室内定位方法。

背景技术

现今生活，GPS技术已成为我们日常生活不可或缺的重要部分，但由于卫星信号到达地面强度减弱并且只能进行室外定位，而目前对室内定位的需求日益增长，为此适于室内定位且不需外部协助的PDR技术受到广泛关注。同时，移动互联网和智能手机的发展大大推动了蓝牙室内定位技术的发展，尤其是近年来新推出的蓝牙5.1技术，因其功耗低，覆盖范围广，速度快，在不建立链接基础上便可将信息传输到其他设备上的优点，使蓝牙室内定位越来越得到各个领域的重视。

现有研究中，室内定位的方法多是基于测距方法，用信号发送和接收的时间或能量信息建立相应的数学模型，根据位置间的几何关系，通过数学方式求解已知节点和未知节点之间的距离，但是室内场景中设备间距离短，干扰复杂，信号传播受多径效应影响，定位精度差，此外，PDR技术是另一种室内导航定位的常用技术，其虽然具有体积小，成本低自主性强的优点，但由于其存在误差累积，在定位精度上仍需进一步提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种改进PDR与RSSI融合的蓝牙室内定位方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种改进PDR与RSSI融合的蓝牙室内定位方法，包括以下步骤：

1)构建RSSI定位灰度图集作为CNN定位模型的训练集，采用训练好的CNN定位模型进行RSSI定位，获得初始RSSI定位结果；

2)根据惯性测量单元IMU采集行人的行走数据构建IMU数据集，采用PDR算法进行定位，获得初始PDR定位结果；

3)采用基于停留时长的PDR修正算法对初始PDR定位结果进行修正；

4)采用EKF滤波器将修正后的PDR定位结果与RSSI定位结果进行融合，得到最终的定位结果。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)构建RSSI数据集：

在室内场景中，通过布置的蓝牙信标采集室内场景各位置的信号强度值，将位置信息与对应的信号强度值共同构建RSSI数据集；

12)构建RSSI定位灰度图集：

将室内场景分割为多个正交的方格，将RSSI数据集中的一个位置信息对应的信号强度值统一处理后作为该位置所在方格的灰度值，其余方格均为黑色，以此构成一幅灰度图，由此遍历RSSI数据集的所有数据生成对应的RSSI定位灰度图集；

13)构建CNN定位模型：

将RSSI定位灰度图集作为CNN定位模型的训练集进行训练，得到训练好的CNN定位模型，将待预测的灰度图输入到训练好的CNN定位模型中即可得到预测的行人位置坐标。

所述的步骤11)中，蓝牙信标具体为蓝牙5.1信标，每个蓝牙信标的接触时间不少于5分钟，用以收集每个房间指纹点的信号强度值。