[发明专利]一种三维室内定位方法

摘要

一种三维室内定位方法，属于室内定位技术领域。首先建立定位区域指纹数据库确定定位区域的采样点个数，建立采样点位置指纹FP,在定位区域设置三维坐标系，将所有采样点的坐标以及指纹保存到指纹数据库中；实时定位阶段获得未知位置A处的位置指纹，指纹数据库中与A的RSSI序列欧式距离最短的点的坐标作为A点坐标，根据终端在垂直方向上的速度，确定当前的行走状态；若为水平移动，则利用惯性导航单元得到新的平面坐标，高度坐标不更新；若为竖直移动，则根据当前位置气压得到的高度估计以及根据当前垂直方向加速度得到高度位移,通过卡尔曼滤波后获得最优高度估计，并利用终端中惯导单元得到新的平面坐标，从而得到新的三维位置坐标。

主权项

一种三维室内定位方法，基于具有惯性导航单元和气压传感器的手持终端，其特征在于包括两个阶段：建立定位区域指纹数据库阶段，以及实时定位阶段；建立定位区域指纹数据库阶段具体步骤如下：步骤(1)：首先确定遍布整个定位区域的采样点个数；步骤(2)：使用移动终端在第m个采样点处检测得到k个无线接入点AP的信号强度RSSI，即RSSI1,RSSI2,...,RSSIk；步骤(3)：每个RSSI对应一个MAC地址ID，RSSI和每个RSSI对应的MAC地址共同构成采样点位置指纹FP，其中第m个采样点的位置指纹IDi表示RSSIi对应的MAC地址；步骤(4)：在定位区域设置三维坐标系(x，y，h)，其中(x,y)表示平面上相互垂直的横纵坐标，h表示垂直方向的高度，记录第m个采样点的坐标FPm(x,y,h)，并将第m个采样点的坐标FPm(x,y,h)以及该采样点的位置指纹FPm保存到指纹数据库中；步骤(5)：重复步骤(2)至步骤(4)，直到遍历定位区域内所有采样点，建立定位区域完整的指纹数据库上传到服务器，完成指纹的采集；实时定位阶段包括以下步骤：步骤(6)：手持终端设备，在未知位置A处扫描AP，记下扫描到的k个AP的RSSI值，并按照步骤(2)至步骤(3)获得未知位置A处的位置指纹，即得到位置A处RSSI序列以及每个RSSI对应的MAC地址；步骤(7)：计算出A的位置指纹中的RSSI序列与指纹数据库中所有采样点的指纹中的RSSI序列的欧式距离，将欧式距离最近的位置指纹对应的坐标FPm(x,y,h)置为A点的位置L(x,y,h)；步骤(8)：实时获取终端在垂直方向上的速度vz，并进行峰值检测，设定垂直方向的速度的极限值vm，当vz＜vm时，确定当前的行走状态为水平移动，反之在竖直移动；步骤(9)：若步骤(8)中检测到水平移动，则利用终端中惯性导航单元对终端实时定位得到新的平面坐标(x',y')，从而得到新的位置坐标为L(x',y',h),其中h为上一时刻的高度坐标；步骤(10)：若步骤(8)中检测到竖直移动，则通过实时获取当前位置气压p并计算当前位置高度测量值hp，根据当前垂直方向加速度数据az得到当前时刻与前一时刻之间的高度位移hz，通过卡尔曼滤波后获得当前时刻最优高度估计h'，并利用终端中惯性导航单元对终端实时定位得到新的平面坐标(x',y')，从而得到新的位置坐标为L(x',y',h')；步骤(11)：当未达到间隔时间T时，返回步骤(8)，当到达时间间隔T时，返回步骤(6)，直到结束。