技术领域
[0001] 本
发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于
地磁场的室内定位方法及装置。
背景技术
[0002] 室内定位是指在室内环境中实现
位置定位的技术。目前，常用的室内定位技术包括：Wi-Fi，ZigBee，蓝牙，地磁场，超宽带和射频，等等。其中，地磁场定位技术是指依据每一个具体位置的磁场信息不相同这一特性，从而在构建室内地磁特征地图之后，通过测量待测位置处的地磁
信号特征，并将其与构建的地图进行匹配而得到位置信息的方案。
[0003] 对于基于地磁场的室内定位方案而言，由于地磁场广泛地存在，因此其
硬件铺设成本几近为零，这对于业界具有很高的吸引
力；但是，由于室内地磁场环境的动态性，因此其定位
精度有时并不能够满足定位精度要求。因此现有的基于地磁场的室内定位方案，还有许多值得改进的地方。
发明内容
[0004] 本发明
实施例提供了一种基于地磁场的室内定位方法及装置，可以提高定位精度。
[0005] 本发明实施例为解决上述技术问题提供的技术方案如下：
[0006] 一种基于地磁场的室内定位方法，包括：
[0007] 测量待定位点的地磁场，得到所述待定位点的地磁特征信息；
[0008] 根据所述地磁特征信息和预先构建的室内地磁特征地图，确定所述待定位点所处位置的区域类型；以及
[0009] 根据确定的区域类型，定位得到所述待定位点的位置。
[0010] 其中，在进行所述测量待定位点的地磁场的步骤之前，还包括下述步骤：
[0011] 分别测量多个
采样点的地磁场，以分别得到多个地磁特征信息；
[0012] 根据所述多个地磁特征信息，利用插值法得到所述多个采样点之间的其他点的地磁特征信息；以及
[0013] 根据所述多个地磁特征信息和所述其他点的地磁特征信息，构建所述室内地磁特征地图。
[0014] 其中，所述插值法包括如下至少一项：最邻近点插值、双线性插值、三次样条插值和双三次插值。
[0015] 其中，所述地磁特征信息包括：地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量；
[0016] 所述室内地磁特征地图包括：四类地磁特征地图，所述四类地磁特征地图包括：分别对应所述地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量的地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图。
[0017] 其中，所述根据所述地磁特征信息和预先构建的室内地磁特征地图，确定所述待定位点所处位置的区域类型，包括：
[0018] 利用所述地磁特征信息，分别
感知所述四类地磁特征地图，得到感知向量；以及[0019] 根据所述感知向量，确定所述待定位点所处位置的区域类型，其中，所述待定位点所处位置的区域类型包括：敏感区或盲区。
[0020] 其中，所述根据所述确定的区域类型，定位得到所述待定位点的位置，包括：
[0021] 当确定所述待定位点处于所述敏感区时，直接由所述感知向量来定位所述待定位点的位置。
[0022] 其中，所述根据所述确定的区域类型，定位得到所述待定位点的位置，包括：
[0023] 当确定所述待定位点处于所述盲区时：
[0024] 利用所述待定位点的地磁特征信息来分别多次感知所述四类地磁特征地图，从而得到四类粒子群；
[0025] 将所述四类粒子群进行融合，以得到融合粒子群；以及
[0026] 根据所述融合粒子群，得到所述待定位点的位置。
[0027] 一种基于地磁场的室内定位装置，包括：
[0028] 测量模
块，用于测量待定位点的地磁场，得到所述待定位点的地磁特征信息；
[0029] 确定模块，用于根据所述地磁特征信息和预先构建的室内地磁特征地图，确定所述待定位点所处位置的区域类型；以及
[0030] 定位模块，用于根据所述确定的区域类型，定位得到所述待定位点的位置。
[0031] 其中，还包括：
[0032] 地图构建模块，用于分别测量多个采样点的地磁场，以分别得到多个地磁特征信息；根据所述多个地磁特征信息，利用插值法得到所述多个采样点之间的其他点的地磁特征信息；以及根据所述多个地磁特征信息和所述其他点的地磁特征信息，来构建所述室内地磁特征地图。
[0033] 其中，所述插值法包括如下至少一项：最邻近点插值、双线性插值、三次样条插值和双三次插值。
[0034] 其中，所述地磁特征信息包括：地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量；
[0035] 所述室内地磁特征地图包括：四类地磁特征地图，所述四类地磁特征地图包括：分别对应所述地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量的地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图。
[0036] 其中，所述确定模块，具体用于利用所述地磁特征信息，分别对所述地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图进行感知，得到感知向量；以及根据所述感知向量，确定所述待定位点所处位置的区域类型，其中，所述待定位点所处位置的区域类型包括：敏感区和盲区。
[0037] 其中，所述定位模块，具体用于当所述确定模块确定所述待定位点处于所述敏感区时，直接由所述感知向量来定位所述待定位点的位置。
[0038] 其中，所述定位模块，具体用于当所述确定模块确定所述待定位点处于所述室内盲区时：利用所述待定位点的地磁特征信息来分别多次感知所述地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图，从而得到四类粒子群；将所述四类粒子群进行融合，以得到融合粒子群；以及根据所述融合粒子群，得到所述待定位点的位置。
[0039] 本发明实施例的有益效果是：
[0040] 本发明实施例，首先确定待定位点在室内地磁特征地图中所处位置的区域类型，然后根据区域类型，来进行定位，从而可以提高定位精度。
附图说明
[0041] 图1是本发明的基于地磁场的室内定位方法的流程示意图；
[0042] 图2是图1中的步骤101的实施例的流程示意图；
[0043] 图3是图1中的步骤103的实施例的流程示意图；
[0044] 图4是图1中的步骤104的实施例的流程示意图；
[0045] 图5是用于说明粒子融合的示意图；
[0046] 图6是本发明的基于地磁场的室内定位装置的实施例的结构示意；
[0047] 图7A～7D是采用不同插值处理方法所得到的地磁特征地图；
[0048] 图8A～8D分另为地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图；
[0049] 图9为室内敏感区域的划分示意图。
具体实施方式
[0050] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0051] 如图1所示，是本发明的基于地磁场的室内定位方法的流程示意图，其包括如下步骤：
[0052] 步骤101：预先构建室内地磁特征地图。
[0053] 步骤102：测量待定位点的地磁场，得到待定位点的地磁特征信息。
[0054] 步骤103：根据步骤102得到的地磁特征信息和步骤101构建的室内地磁特征地图，确定待定位点所处位置的区域类型。以及
[0055] 步骤104：根据步骤103确定的区域类型，定位得到待定位点的位置。
[0056] 本实施例中，在定位时，并非直接将待定位点的地磁特征信息与室内地磁特征地图进行比较，以进行定位。而是首先确定待定位点所处位置的区域类型，然后基于区域类型来进行定位，即可以实现基于不同区域而采用不同的区域定位方式。由于本实施例，可以实现分区域定位，因此定位更具针对性，从而可以提高定位精度。
[0057] 具体地，下述对图1中的步骤进行详细说明。
[0058] 如图2所示，是图1中的步骤101的实施例的流程示意图，其包括如下步骤：
[0059] 步骤201：分别测量多个采样点的地磁场，以分别得到多个地磁特征信息。
[0060] 步骤202：根据步骤201得到的多个地磁特征信息，利用插值法得到多个采样点之间的其他点的地磁特征信息。以及
[0061] 步骤203：根据步骤201得到的多个地磁特征信息和步骤202得到的其他点的地磁特征信息，来构建室内地磁特征地图。
[0062] 在本实施例中，可以首先对室内(如商场)中有限个点进行地磁采样，然后利用插值方法来得到其他未采样点的地磁特征信息，从而构建出
分辨率更高的室内地磁特征地图。其中，可采用的插值法包括：最邻近点插值、双线性插值、三次样条插值和双三次插值。其中，上述的插值方式均是本领域技术人员所熟知的方式，在此不赘述。
[0063] 另外，在本实施例中，可以分别采用上述四种插值方式来构建针对同一室内环境的室内特征地图，从而得到四个室内特征地图；该四个室内特征地图可以用来相互比较，以验证定位结果。当然，在实际应用中，可以仅选择其中的一种来构建室内特征地图即可。
[0064] 需要说明的是，在图2的实施例中仅说明了如何得到地磁特征信息，而在构建室内地磁特征地图时，还需要将地磁特征信息与实际的物理位置相结合，也就是说，构建的室内地磁特征地图中包括：物理坐标，以及物理坐标处的地磁特征信息。但是，将地磁特征信息与物理位置相结合为本领域技术人员所熟知的手段，在此不赘述。需要说明的是，采用不同的插值处理方法所得到的地磁特征地图会存在差异，例如图7A～7B分别为采用双三次插值、三次样条插值、双线性插值和最邻近点插值后的地磁强度特征地图，由图可知，采用双三次插值、三次样条插值、双线性插值能够较好效果的地磁强度特征地图。
[0065] 在前述实施例中，所涉及的地磁特征信息可以包括：地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量。相应地，预先构建的室内地磁特征地图也包括：四类地磁特征地图。该四类地磁特征地图可以包括：分别对应地磁场强度、地磁场X分量、地磁场Y分量和地磁场Z分量的地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图。例如，如图8A～8D所示，分别为地磁强度特征地图、X分量特征地图、Y分量特征地图和Z分量特征地图，其中图8A～8D的地磁特征地图采用了双三次插值的方式。由图8A～8D可以看出四类特征地图的特性各异，各特征地图的敏感区和盲区分布也各不相同。因此，将四类特征地图的敏感区区域
整理汇总，即可绘制室内敏感地图，如图9所示。
[0066] 如图3所示，是图1中步骤103的实施例的流程示意图，其包括如下步骤：
[0067] 步骤301：利用所述地磁特征信息，分别对四类地磁特征地图进行感知，得到感知向量。以及
[0068] 步骤302：根据步骤301得到的感知向量，确定待定位点所处位置的区域类型。
[0069] 其中，在步骤302中的区域类型包括：敏感区和盲区，也就是说，在本实施例中，室内地磁特征地图可以划分为敏感区和盲区两大区域。需要说明的是，敏感区就是特征明显区域，即
颜色分明，附近相同颜色即代表着相似特征，因此敏感区的颜色跨度大，盲区的颜色一致。
[0070] 可以理解的是，在其他的一些实施例，可以对室内特征地图作其他的划分，例如划分为强敏感区、弱敏感区、中心区，等等。
[0071] 需要说明的是，在构建室内地磁特征地图时，可以由四类地磁特征地图而得到该室内地磁特征地图中的敏感区和盲区信息，也就是说，可以在构建室内地磁特征地图时就将该地图划分为敏感区和盲区。例如，首先确定测试点的地磁测量值在各个特征地图中的相似度，即确定与测量值相近的存在区域，也称为敏感度；然后根据敏感度的大小划分区域类别。具体而言，划分规则例如可以为：以真实的地磁测量为基准，结合环境影响因子(
信噪比，信道传输衰减因子等)，构成感知置信区间，例如根据室内空间实测信噪比和信道传输因子确定参数a，真实地磁测量值为b，则感知区间可以为[a-b,a+b]。然后统计各类特征地图落入此范围内的概率或区域大小，其倒数即为敏感度。
[0072] 而在步骤302中，仅是确定待定位点当前所处位置是在盲区或是敏感区。另外，敏感区一般是相邻点的地磁特征信息变化大的区域，而盲区一般是地磁特征信息比较一致的区域。
[0073] 其中，在步骤302，利用步骤301所得到的感知向量来确定定位点所处位置的区域类型时，可以首先对感知向量进行归一化处理，然后将归一化处理后的感知向量与预设的
门限
阈值进行比较，并根据比较结果来确定定位点所处的区域。其中，门限阈值可以参考室内大量真实的盲区点来得到，例如在构建室内地磁特征地图时得到。
[0074] 如图4所示，是图1中的步骤104的实施例的流程示意图，其包括如下步骤：
[0075] 步骤401：当确定到待定位点处于敏感区时，直接由感知向量来得到待定位点的位置。
[0076] 其中，在此步骤中，由于待定位点处于敏感区，因此直接利用由待定位点的地磁特征信息对地磁特征地图进行感知所得到的感知向量来定位，例如利用该感知向量来得到滤波参数，然后据此进行粒子滤波以实现对待定位点的定位。需要说明的是，在地磁定位领域，粒子滤波是本领域技术人员所比较熟知的方式，因此在此不赘述。
[0077] 步骤402：当确定到待定位点处于室内盲区时，利用待定位点的地磁特征信息来分别多次感知四类地磁特征地图，以得到四类粒子群。
[0078] 其中，在此步骤中，由于待定位点处于室内盲区，因此不能够利用上述得到的感知向量来直接定位，否则将无法达到高的定位精度。鉴于此，本实施例利用待定位点的地磁特征信息来多次(例如四次)感知四类地磁特征地图，以得到四类粒子群。需要说明的是，在每次感知四类地磁特征地图的过程中，可以进行粒子滤波，以提高定位精度。
[0079] 步骤403：将步骤402得到的四类粒子群进行融合，以得到融合粒子群。
[0080] 其中，此步骤在融合粒子群时，也可以对粒子进行初步筛选，以滤除偏差较大的粒子，从而以助于提高精度。其中，融合粒子群的示意图如图5所示，如图5所示，在融合粒子群中，大部分粒子均集中于真实位置附近。
[0081] 步骤404：根据步骤403得到的融合粒子群，得到待定位点的位置。
[0082] 其中，在步骤404中，可以利用几何形状去统计融合粒子群中，容纳最多粒子数的此几何图形的位置，最后优化得到的粒子的坐标期望值，该坐标期望值即是定位坐标。其中，利用几何形状可以是和地磁特征地图中的盲区大小等同的几何形状。其中，利用的几何形状可以是矩形，多边形，其可以依据具体粒子群分布而定。
[0083] 如图6所示，是本发明的基于地磁场的室内定位装置的实施例的结构示意图，其包括：地图构建模块601、测量模块602、确定模块603和定位模块604。
[0084] 其中，地图构建模块601，用于构建室内地磁特征地图。其具体构建方式可以参考图2所示，在此不赘述。
[0085] 其中，测量模块602，用于测量待定位点的地磁场，得到所述待定位点的地磁特征信息。
[0086] 其中，确定模块603，用于根据测量模块602测量的地磁特征信息和地图构建模块601预先构建的室内地磁特征地图，确定所述待定位点所处位置的区域类型。其中，此过程可以参考图3所示，在此不赘述。
[0087] 其中，定位模块604，用于根据确定模块603确定的区域类型，定位得到所述待定位点的位置。其中，此过程可以参考图4所示，在此不赘述。
[0088] 本实施例，根据待定位点所处的区域来进行定位，因此可以提高定位精度。
[0089] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过
计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0090] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
