基于循环神经网络的地磁定位系统
专利汇可以提供基于循环神经网络的地磁定位系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于循环神经网络的地磁 定位 系统，包括： 磁场 及 加速 度 传感器 数据获取模 块 、磁场 信号 预处理模块、神经网络训练模块、定位模块和输出模块，其中：磁场及加速度 传感器数据 获取模块和磁场信号预处理模块相连并传输磁场信息以及行人运动或静止时的加速度信息，磁场信号预处理模块分别与神经网络训练模块和定位模块相连并传输预处理后的磁场序列，神经网络训练模块和定位模块相连并传输训练后的地磁序列信息，定位模块和输出模块相连并传输定位结果。通过手机传感器获取磁场和加速度数据，进行预处理和训练后进行定位，然后输出结果应用于室内定位中，效率高，功耗少，需要安装的设备少。，下面是基于循环神经网络的地磁定位系统专利的具体信息内容。
1.一种基于循环神经网络的地磁定位系统，其特征在于，包括：磁场及加速度传感器数据获取模块、磁场信号预处理模块、神经网络训练模块、定位模块和输出模块，其中：磁场及加速度传感器数据获取模块和磁场信号预处理模块相连并传输磁场信息以及行人运动或静止时的加速度信息，磁场信号预处理模块分别与神经网络训练模块和定位模块相连并传输预处理后的磁场序列，神经网络训练模块和定位模块相连并传输训练后的地磁序列信息，定位模块和输出模块相连并传输定位结果；
所述的磁场及加速度传感器数据获取模块包括：磁场及加速度传感器模块、低通滤波器、零速检测模块和磁场数据截取输出模块，其中：磁场及加速度传感器与低通滤波器相连并传输加速度数据，磁场及加速度传感器与磁场数据截取输出模块相连并传输地磁数据；
低通滤波器与零速检测模块相连并处理加速度数据，零速检测模块与磁场数据截取输出模块相连并传输处理后的加速度数据，磁场数据截取输出模块与磁场信号预处理模块相连并传输原始的磁场数据和行人运动开始和终止的时刻；
所述的磁场信号预处理模块包括：磁场数据平滑模块和磁场数据归一化模块，其中：磁场数据平滑模块与磁场数据截取输出模块相连接收原始磁场信息，磁场数据平滑模块与磁场数据归一化模块相连对磁场序列信息进行预处理并传输给地磁序列位置标注模块和定位模块；
所述的神经网络训练模块包括：地磁序列位置标注模块、神经网络模块和概率转移模型模块，其中：地磁序列位置标注模块与磁场数据归一化模块相连并接收预处理后的磁场序列信息，地磁序列位置标注模块与神经网络模块相连并传输位置分割并标注后的地磁序列信息，神经网络模块与概率转移模型模块相连对地磁序列进行训练，概率转移模型模块与定位模块相连并传输训练后的地磁序列信息。
2.根据权利要求1所述的地磁定位系统，其特征是，所述的磁场及加速度传感器模块包括：三轴磁力传感器和三轴加速度传感器，其中：三轴磁力传感器与磁场数据截取输出模块相连并传输磁场数据，三轴加速度传感器与低通滤波器相连并传输加速度数据。
3.根据权利要求1所述的地磁定位系统，其特征是，所述的神经网络采用基于LSTM的双向三层循环神经网络，其包含两层全连接神经网络，循环神经网络与全连接神经网络相连并传输特征抽取并重新编码后的地磁序列到全连接神经网络中，全连接神经网络与条件随机场相连并传输每一个分类定位的短序列，条件随机场输出最终结果。
4.一种基于权利要求1-3中任一所述系统的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集磁场以及加速度传感器数据，并对加速度数据进行预处理得到行人的初始运动时间；
2)对采集到的磁场序列进行平滑与归一化处理；
3)采用经标注的平滑和归一化之后的磁场序列对神经网络进行训练；
4)处理在线获取未标注的平滑和归一化之后的磁场数据，输出定位结果；
5)接收定位结果，输出行人精确位置的估计结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的预处理是指：磁场及加速度传感器模块传输给低通滤波器加速度数据，通过低通滤波器和零速检测模块处理加速度数据，去掉加速度数据中的高频噪声，对平滑的数据进行运动时刻检测，输出行人运动开始和运动结束时刻。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的平滑与归一化处理是指：磁场数据平滑模块通过信号平滑的算法对地磁信号进行预处理，磁场数据归一化模块使用当地磁场的标准磁场强度作为基准，用获取到的磁场数据与当地磁场的标准磁场强度相减，得到的差再除以当地标准磁场强度，得到归一化之后的磁场序列。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述的数据平滑的方法为移动窗口最小二乘多项式平滑数据平滑算法。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的训练是指：获取到预处理后的磁场序列信息，对磁场序列进行分割，将分割后并标注的地磁序列送入神经网络和概率转移模型中进行训练，通过反向传播算法，改变神经网络中节点的权重，神经网络的输出直接输入到概率转移模型中，最终由概率转移模型的输出决定反向传播的残差。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，所述的分割方式是指：按时间长度分割，根据行人行走过程中采样点的数量进行分割，将行人走过的一整段地磁序列，分割成小段短的地磁序列；对每一小段地磁序列进行标注，每小段地磁序列都标注为其在地图中的位置坐标。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的处理在线获取未标注的平滑和归一化之后的磁场数据是指：接收到地磁序列后，以每段采样点的数量相同的分割方式对磁场序列进行分割，分割后的地磁序列输入由神经网络训练模块训练完成的循环神经网络中。
基于循环神经网络的地磁定位系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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