CN106289282A - 一种室内地图行人航迹匹配方法 - Google Patents

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张弛
吕明
熊兴玉
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Abstract

本发明是一种室内地图行人航迹匹配方法，包括步骤S1：采集室内地图信息，绘制室内地图，绘制室内各通道的路径线，在室内地图上标示路标；步骤S2：将行人航迹与地图中的路径线匹配、路标匹配。本发明在地图匹配过程中，在将行人位置匹配到地图的几何特征点之后，以新的位置点为定位的新的初始位置，为减小累积误差，在新的初始位置重新初始化手机中的传感器，这种彻底重新初始化对于行人航迹推算算法的作用非常大，不但消除了位置估计层上的累积误差，也消除了航向角、步长估计层的累积误差。经过路径匹配，可避免狭窄走廊内出现穿墙行为。本发明在行人航迹推算的基础之上加上地图匹配，可以提高室内定位的精度。

Description

一种室内地图行人航迹匹配方法
技术领域
本发明属于地图导航技术领域，涉及一种室内地图行人航迹匹配方法。
背景技术
当前，科研人员已经提出了很多种室内地图匹配方法。
例如：终端获取用户当前位置对应的位置点，确定该位置点是否在该建筑物内事先规划的道路线段上；如果在道路线段上，直接将该位置点映射到终端的地图上；如果不在道路线段上，获取离该位置点最近的道路线段；获取该位置点到达该最近的道路线段的垂点，将该垂点映射到终端的地图上。
现有的地图匹配方法，基于实时位置进行位置匹配。
发明内容
针对现有的地图匹配方法需要设计复杂的室内地图，且匹配方法复杂，本发明的目的是提供在有行人航迹推算的基础之上，根据传感器在行进过程中输出的信号实时进行检测，检测的特征量简单，路径线的匹配方法简单，且实用性高的一种室内地图行人航迹匹配方法。
为了达成所述目的，本发明提供一种室内地图行人航迹匹配方法，包括步骤：
步骤S1：采集室内地图信息，绘制室内地图，绘制室内各通道的路径线，在室内地图上标示路标；
步骤S2：将行人航迹与地图中的路径线匹配、路标匹配。
本发明的有益效果：
本发明在室内地图匹配过程中，在将行人位置匹配到地图的路标之后，以新的位置点为定位的新的初始位置，为减小累积误差，在新的初始位置重新初始化手机中的传感器，这种彻底重新初始化对于行人航迹推算(PDR-SH)算法的作用非常大，不但消除了位置估计层上的累积误差，也消除了航向角、步长估计层的累积误差。经过路径匹配，可避免狭窄走廊内出现穿墙行为。本发明在行人航迹推算的基础之上加上地图匹配，可以提高室内定位的精度。
附图说明
图1为本发明一种室内地图行人航迹匹配方法流程图；
图2为本发明识别所述路标的流程图；
图3为本发明所述行人航迹推算的流程图；
图4为本发明行人航迹与所述室内路径匹配流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
请参阅图1示出本发明提供一种室内地图行人航迹匹配方法，所述方法包括步骤：
步骤S1：采集地图信息采集，绘制室内地图，绘制狭窄走廊的路径线，在地图上标明几何特征点；
步骤S2：将行人航迹与地图中的路径线匹配、路标匹配。
其中，所述路标是室内地图中的几何特征点、无线局域网(Wireless Fidelity)、地磁。
其中，利用传感器检测到行人行进的角速度、加速度。
其中，根据行人行进的角速度和加速度提取路标识别特征量，所述路标识别特征量是加速度峰值、角速度、角速度/加速度峰值、角速度积分后的角度、角速度积分后的角度/加速度峰值。
转弯检测或称路标识别，通过传感器检测到的角速度/加速度峰值等等信息，判断检测量是否达到设定阈值，若达到，进行路径匹配；
在直角拐弯处，对应的传感器输出的加速度和角速度信号有突变，这是拐弯处的运动特征。
获得路标识别特征量优选方案1的计算公式：
路标识别特征量＝角速度/加速度峰值，
获得路标识别特征量可以选择如下的任意一个优选方案2的计算公式：
路标识别特征量＝角速度，
路标识别特征量＝加速度峰值，
路标识别特征量＝角速度积分后的角度，
路标识别特征量＝角速度积分后的角度/加速度峰值。
请参阅图2为本发明识别所述路标的流程图，其中，
识别步骤S2所述路标的步骤包括：
步骤S211：对路标识别特征量设定一个阈值；
步骤S212：在行人行进过程，通过传感器检测路标识别特征量有突变而且超过阈值，则识别出突变的路标识别特征量是一直角拐弯点的路标。
其中，识别所述路标的步骤包括：根据行人航迹推算的轨迹线推算行人位置，如果行人拐弯发生在通道尽头，则将行人位置直接纠正到拐弯点处，则识别出拐弯点的路标。
其中，根据路径线进行匹配对所述路标识别的步骤包括：将行人航迹拐弯点匹配到路径线，根据拐弯点在路径线上的匹配点在路径线上的行人位置，将行人位置纠正到路径线最近的拐弯处，则识别出具有拐弯点的路标。
请参阅图3示出本发明所述行人航迹推算的流程图，其中：
所述行人航迹推算包括步骤：
步骤S221：在室内的通道内，根据行人行进过程中行人航迹推算产生的行人位置点到路径线的距离；
步骤S222：如果所述距离超过了设定的路径宽度，则将行人位置纠正到路径线上，如果所述距离没有超过设定的路径宽度，执行步骤S221行人航迹推算继续。
请参阅图4示出本发明行人航迹与所述室内路径匹配流程图，其中：
所述行人航迹与地图中的路标匹配步骤包括步骤：
步骤S231：将行人位置匹配到地图的几何特征点之后，以新的位置点为定位的新的初始位置；
步骤S232：将新的初始位置重新初始化手机中的传感器。
本发明地图匹配具体过程如下：
一)、地图信息采集，绘制室内地图，绘制狭窄走廊的路径线，在地图上标明几何特征点。
二)、地图匹配过程
1)、路标识别：
下式为路标识别特征量的计算公式：
路标识别特征量＝角速度/加速度峰值
本发明的其他替代方案为路标识别特征量可以选择角速度、角速度积分后角度、加速度峰值、角速度积分后的角度/加速度峰值四个量。
本发明创新为路标(拐弯点)识别，角速度/加速度峰值是否达到阈值。
对路标识别特征量设定一个阈值，在行进过程中对路标识别特征量进行检测，超过阈值，则认为发生了一次直角拐弯。所述阈值设定包括：角速度的阈值可设定在0.6-1.3之间，加速度峰值的阈值设定在0.9-1.2之间，角速度/加速度峰值阈值设定在0.8-1.1之间，速度积分后的角度是通过其改变量来检测，改变量的阈值设定为0.2-0.8之间，角速度积分后的角度/加速度峰值通过该路标识别特征量的改变量来检测，改变量阈值设定在1-1.3。
根据行人航迹推算的轨迹线推算位置，如果拐弯发生在走廊尽头，则可以将行人位置直接纠正到拐弯点处，否则根据路径线进行匹配，将拐弯点匹配到路径线，根据拐弯点在路径线上的匹配点在路径线上的位置，将位置纠正到路径线最近的拐弯处(几何特征点)。
本发明在将行人位置匹配到地图的几何特征点之后，以新的位置点为定位的新的初始位置，为减小累积误差，在新的初始位置重新初始化手机中的传感器，这种彻底重新初始化对于行人航迹推算(PDR-SH)算法的作用非常大，不但消除了位置估计层上的累积误差，也消除了航向角、步长估计层的累积误差。
2)、路径匹配
在狭窄走廊内，根据行进过程中行人航迹推算产生的位置点到路径线的距离，判断是否穿墙，如果距离超过了设定的路径宽度，则将位置纠正到路径线上，否则，行人航迹推算继续，不做处理。
本发明经过路径匹配，可避免狭窄走廊内出现穿墙行为。总之，在行人航迹推算的基础之上加上地图匹配，可以提高室内定位的精度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，包括步骤：
步骤S1：采集室内地图信息，绘制室内地图，绘制室内各通道的路径线，在室内地图上标示路标；
步骤S2：将行人航迹与地图中的路径线匹配、路标匹配。
2.根据权利要求1所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，所述路标是室内地图中的几何特征点、无线局域网、地磁。
3.根据权利要求1所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，利用传感器检测到行人行进的角速度和加速度。
4.根据权利要求3所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，根据行人行进的角速度和加速度提取路标识别特征量，所述路标识别特征量是加速度峰值、角速度、角速度/加速度峰值、角速度积分后的角度、角速度积分后的角度/加速度峰值。
5.根据权利要求4所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，识别所述路标的步骤包括：
步骤S211：对路标识别特征量设定一个阈值；
步骤S212：在行人行进过程，通过传感器检测路标识别特征量有突变而且超过阈值，则识别出突变的路标识别特征量是一直角拐弯点的路标。
6.根据权利要求4所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，识别所述路标的步骤包括：根据行人航迹推算的轨迹线推算行人位置，如果行人拐弯发生在通道尽头，则将行人位置直接纠正到拐弯点处，则识别出拐弯点的路标。
7.根据权利要求4所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，根据路径线进行匹配对所述路标识别的步骤包括：将行人航迹拐弯点匹配到路径线，根据拐弯点在路径线上的匹配点以及在路径线上的行人位置，将行人位置纠正到路径线最近的拐弯处，则识别出具有拐弯点的路标。
8.根据权利要求6-7任一项所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，所述行人航迹推算包括步骤：
步骤S221：在室内的通道内，根据行人行进过程中行人航迹推算产生的行人位置点到路径线的距离；
步骤S222：如果所述距离是超过了设定的路径宽度，则将行人位置纠正到路径线上，如果所述距离没有超过设定的路径宽度，执行步骤S221继续行人航迹推算。
9.根据权利要求1所述的室内地图行人航迹匹配方法，其特征在于，所述行人航迹与地图中的路标匹配步骤包括步骤：
步骤S231：将行人航迹中的位置匹配到地图的路标，以新的位置点为定位的新的初始位置；
步骤S232：将新的初始位置重新初始化手机中的传感器。
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