CN105704677A - 一种基于气压计的室内定位方法及装置 - Google Patents

一种基于气压计的室内定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于气压检测的室内定位方法及装置，其中方法包括如下步骤：利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。本发明通过引入气压检测提高了的利用移动终端进行室内定位的精确度。

Description

一种基于气压计的室内定位方法及装置
技术领域
本发明属于导航技术领域，具体而言，涉及一种基于气压计的室内定位方法及装置。
背景技术
随着移动互联网的高速发展，人们日常生活中对各种移动服务的需求也随之增长，位置服务是其中一项基本的需求。在室外有GPS、北斗等代表性的定位系统提供位置服务，而在室内由于建筑物遮挡信号，这些系统无法继续服务，并且室内对高度方向楼层信息的需求比在室外更为强烈，人们探索根据其他信号来实现定位。WiFi/Beacon定位是室内定位中一种精度较高的方法，常用的方式有基于RSSI测距的几何定位以及基于RSSI特征的指纹定位。几何定位是在节点位置已知的情况下，通过终端接收到的节点信号强度来估算终端到节点的距离，根据到多个节点的距离，估计出终端的位置。指纹定位可以在节点位置未知的情况下，通过采集，存储多个已知位置处信号的特征值，用实时接收信号去匹配特征库，估计当前位置。建筑物内部结构风格迥异，在一些大型商场、机场等室内环境下，即使部署WiFi/Beacon节点，在天井区域一些上下楼层间信号透传、干扰比较严重的地方，楼层经常出现误判。
发明内容
为解决现有建筑物内部因天井等区域造成上下楼层间定位信号透传、干扰严重，从而导致通过WiFi/Beacon定位定位楼层出现误判,定位判断的楼层结果来回跳动造成的定位不准确的技术缺陷，本发明通过内置智能移动终端中内置的气压计辅助WiFi/Beacon定位，从而提高楼层信息的准确性和稳定性。
本发明提供了一种基于气压检测的室内定位方法，包括如下步骤：利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
进一步，所述方法还包括
如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
进一步，所述方法还包括
利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户所处楼层处的气压；
查询预设定位数据库，判断当前用户所处楼层处的气压对应的楼层与当前用户所处的楼层是否一致，所述预设数据包括气压与楼层的关联关系；
如果不一致，将纠正当前用户所处的楼层为所述预设数据库中所述气压对应的楼层获取通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层；
判断气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值时，切换获得的楼层与通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层是否一致；
如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
进一步，所述纠正的楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
本发明还提供了一种基于气压检测的室内定位装置，包括
楼层判断模块，用于利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；
气压采集模块，用于如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；
第一定位模块，如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
进一步，所述装置还包括
第二定位模块，用于如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
进一步，所述装置还包括
楼层二次定位模块，用于获取通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层；
判断模块，用于判断气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值时，切换获得的楼层与通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层是否一致；
纠正模块，用于如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
进一步，所述纠正的定位楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
本发明中，所述置信度即置信水平。一个概率样本的置信区间(Confidenceinterval)是对这个样本的某个总体参数的区间估计。置信区间展现的是这个参数的真实值有一定概率落在测量结果的周围的程度。置信区间给出的是被测量参数的测量值的可信程度，即前面所要求的“一定概率”。这个概率被称为置信水平。
综上，本发明通过引入气压检测提高了的利用内置气压计的移动终端进行室内定位的精确度，并通过定位数据库对引入气压值定位的楼层结果进行二次验证提高了室内定位的精确度。
附图说明
图1为本发明所述的基于气压检测的室内定位方法一个实施例的流程示意图；
图2为本发明所述的基于气压检测的室内定位方法另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明所述的基于气压检测的室内定位装置的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明所述的基于气压检测的室内定位装置另一额实施例的的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
现有定位方式通过通过WiFi或蓝牙实现。而在建筑物内由于建筑物阻挡出现一定的信号盲区，或者因用户上下楼造成了定位的结果不稳定，定位结果在楼层间跳动。
因此为了提高WiFi/Beacon定位中楼层信息的稳定性和准确性，本发明提供了一种基于气压检测的室内定位方法。本发明通过对所述移动终端检测到楼层变化后，通过所述移动终端气压计获取当前用户的气压变化值，通过所述气压变化值与预设的气压变化阈值的比较判断是否切换当前楼层。
所述方法包括如下步骤：
S101、利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断。
S102、如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值。
S103、如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
S104、如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
初次判定的所述移动终端用户所处的楼层可选的按照如下方式进行判断：所述移动终端当上述气压队列中最大值与最小值相差达到预设的气压变化阈值T时允许定位结果进行楼层切换，当队列中最大值与最小值相差未达到阈值时，不允许定位结果进行楼层切换。
所述纠正的定位楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
本发明的目的在于检测当前用户所处位置的气压值判断当前用户所处的楼层是否变化来提高定位的准限度，即通过所述纠正的定位楼层与初次判定的所述移动终端用户所处的楼层是否一致进行准确度验证。如果所述纠正的定位楼层与所述初次判定的用户所处的楼层不一致，则确定所述移动终端用户所处的楼层为纠正的定位楼层。
如图2所示为本发明所述的基于气压检测的室内定位方法的另一个实施例。
所述方法包括如下步骤：
S201、利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；
S202、如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；
S203、利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户所处楼层处的气压。
具体实施时，所述定位数据库中累积存储了多次定位结果中，同一气压值可选的连续M次的定位结果，都在同一楼层，该楼层的在多次的定位结果中置信度最高，因此本发明通过将更新的所述移动终端用户所处的楼层与纠正的定位楼层进行判断，实现对定位的楼层的二次验证从而提高室内定位的准确性。
根据在上下楼过程中的气压值变化可知，随着楼层高度的增加气压值降低，而随着楼层的高度的下降气压值增大。可知，当移动终端用户在上、下楼时，气压变化达切换楼层阈值时允许楼层切换，如果WiFi/Beacon(即蓝牙)信号能够正确判断楼层，则切换正确。然而当所述气压变化未达到切换楼层气压阈值时，首先初次判定所述移动终端用户所处的楼层，查询预设的定位数据库获取所述气压值对应的纠正的定位楼层，判断所述纠正的定位楼层与初次判定的所述移动终端用户所处的楼层是否一致。
具体实施时，所述气压值时根据用户移动终端内资的气压计实现的气压值采集。而预设的切换楼层气压阈值可选的根据预设时间内采集的气压均值进行设定。例如，收集1s内移动终端气压值，如果大于1次，取平均。具体实施时，可选的通过建立气压值队列实现气压均值的计算。例如建立窗口大小为N的气压值队列，每秒的气压值依次放入队列中，当队列填满时，时间最早的元素出队，填入当前时刻的值。需要说明的是，上述仅为计算预设的切换楼层气压阈值的一个示例，包括且不限于其他切换楼层气压阈值的计算方式。
因此本发明所述方法进一步还包括
S204、获取通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
S205、判断气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值时，切换获得的楼层与通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层是否一致。
S206、如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
室内定位方法主要利用WiFi定位节点或蓝牙定位节点进行定位，主要包括接收信号强度定位法、到达时间定位法、接收信号角度定位法、参考点定位法。例如，WiFi定位技术采用经验测试和信号传播模型相结合的方式。WiFi无线信号具有较强的时变无线信号传播衰减模型难以第很好的表征距离与信号强度间的映射关系，采用基于射频指纹匹配定位方法，它具有较好的定位的鲁棒性。所谓指纹匹配定位算法建立在时延数据基础上，主要包括离线训练和在线定位两个阶段。其中，离线训练阶段的任务是建立射频信号强度向量和客户端位置间的一一对应关系，形成一个指纹库，定位阶段则是采用实时采集的信号强度向量去匹配训练阶段构建的指纹库，从而获得目标的位置估计。基于位置指纹的定位算法主要包括确定型和概率型，前者的计算效率较高，后者的定位精确度较高。
该算法主要包括如下步骤：1、确定采样分布图；2、采集各定位节点(如WiFi定位节点或蓝牙定位节点)的信号强度、MAC地址等；3、存储RSSI的位置坐标；4、将实施采集的定位节点的信号通过匹配算法估算用户的位置。本发明以确定型的位置指纹定位算法为例说明本发明中WiFi和/或蓝牙定位方法定位的方式。
例如，指纹库存储数据可选的表1所示。
表1
表1中，采样点表示的物APn位置(即坐标)，APn表示的是WiFi定位节点的编号，RSSI表示为该位置上采集到的指纹(即信号强度)。
而位置匹配算法包括最近邻方法、概率方法、神经网络方法、SVM等方法。具体实施时，可选的利用任何一种方法进行计算，由于该类算法对本领域技术人员是可知的，本发明在此不再进行说明。
因此，假设利用气压变化值确定的楼层为X层，而利用WiFi和/或蓝牙定位方法确定的楼层为Y层，且连续N次利用气压变化值确定的楼层均为X层，那么纠正利用气压变化值确定的楼层X为Y。
如图3所示，本发明还提供了一种基于气压检测的室内定位装置。所述装置包括
楼层判断模块10，用于利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断。
气压采集模块20，用于如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值。
第一定位模块30，如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
所述纠正的定位楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
所述装置还包括
第二定位模块，用于如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
进一步，所述装置还包括
楼层气压获取模块40，用于利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户所处楼层处的气压；
判断模块50，用于查询预设数据库，判断当前用户所处楼层处的气压对应的楼层与当前用户所处的楼层是否一致，所述预设数据包括气压与楼层的关联关系；
纠正模块60，用于如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
基于位置指纹的定位算法主要包括确定型和概率型，前者的计算效率较高，后者的定位精确度较高。该算法主要包括如下步骤：1、确定采样分布图；2、采集各定位节点(如WiFi定位节点或蓝牙定位节点)的信号强度、MAC地址等；3、存储RSSI的位置坐标；4、将实施采集的定位节点的信号通过匹配算法估算用户的位置。本发明以确定型的位置指纹定位算法为例说明本发明中WiFi和/或蓝牙定位方法定位的方式。
而位置匹配算法包括最近邻方法、概率方法、神经网络方法、SVM等方法。具体实施时，可选的利用任何一种方法进行计算，由于该类算法对本领域技术人员是可知的，本发明在此不再进行说明。
因此，假设利用气压变化值确定的楼层为X层，而利用WiFi和/或蓝牙定位方法确定的楼层为Y层，而定位数据库中利用WiFi和/或蓝牙定位方法连续N次确定的楼层均为Y层，那么纠正利用气压变化值确定的楼层X为Y。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于气压检测的室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；
如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；
如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
2.根据权利要求1所述的基于气压检测的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括
如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
3.根据权利要求1所述的基于气压检测的室内定位方法，其特征在于，所述方法还包括
获取通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层；
判断气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值时，切换获得的楼层与通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层是否一致；
如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
4.根据权利要求1所述的基于气压检测的室内定位方法，其特征在于，
所述纠正的楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
5.一种基于气压检测的室内定位装置，其特征在于，包括
楼层判断模块，用于利用内置气压计的移动终端通过WiFi和/或蓝牙定位方法进行楼层变化判断；
气压采集模块，用于如果所述移动终端判断的楼层正在变化，利用内置气压计的所述移动终端获取当前用户的气压变化值，查询预设的切换楼层气压变化阈值，判断所述气压变化值是否大于预设的切换楼层气压变化阈值；
第一定位模块，如果所述气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值，则切换当前用户所处的楼层。
6.根据权利要求5所述的基于气压检测的室内定位装置，其特征在于，所述装置还包括
第二定位模块，用于如果所述气压变化值不大于预设的切换楼层气压变化阈值，则当前用户所处的楼层不变。
7.根据权利要求5所述的基于气压检测的室内定位装置，其特征在于，所述装置还包括
楼层二次定位模块，用于获取通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层；
判断模块，用于判断气压变化值大于预设切换楼层气压变化阈值时，切换获得的楼层与通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层是否一致；
纠正模块，用于如果连续N次以上不一致，且通过WiFi和/或蓝牙定位方法判断的楼层连续N次都为同一层，将纠正当前用户所处的楼层为通过WiFi和/或蓝牙定位方法判定的楼层。
8.根据权利要求1所述的基于气压检测的室内定位方法，其特征在于，所述纠正的定位楼层是根据同一气压值确定的楼层的置信度确定的。
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