CN105898710A - 一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置 - Google Patents

一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置，包括部署在室内的定位节点，方法包括如下步骤：通过移动终端根据部署在室内的所述定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位；查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限；如果所述初次定位的位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置校准为所述虚拟定位节点对应的位置。本发明通过虚拟定位节点辅助定位节点进行位置校准，从而实现不增加定位节点的数量达到提高定位精度的目的，同时降低室内定位中定位节点的维护成本。

Description

一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置
技术领域
本发明属于导航技术领域，具体而言，涉及一种基于虚拟定位节点的定位方法及装置。
背景技术
随着现代化城市的不断发展，诸如大型超市、购物中心之类的大型建筑物不断的出现。人们会想在上述的室内环境中确定自己所在的位置，且快速寻找到自己的目的地。目前通常的做法是部署定位节点，例如蓝牙(iBeacon)信标设备或WiFi定位节点设备。而基于蓝牙(iBeacon)信标设备或WiFi定位节点设备的定位方式，定位精度强烈依赖于iBeacon节点或WiFi节点的部署密度。因此在(iBeacon)低密度部署情况下，室内定位的精度性极大的收到了影响。
发明内容
为解决现有定位技术中定位精确度低，对部署的定位节点维护成本高的技术缺陷，本发明通过分析同一室内不同时刻地磁特征的变化特点，实现根据地磁特征在虚拟定位节点之间设置虚拟定位节点，达到不增加定位节点的数量而提高定位的精确度的目的，同时降低定位节点的维护成本。
本发明提供了一种基于虚拟定位节点的定位方法，包括部署在室内的定位节点，包括如下步骤：
通过移动终端根据部署在室内的所述定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位；
根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，所述预先采集的地磁特征数据库包括虚拟定位节点、及其磁场总量磁数据与对应的地理位置；
如果所述磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置校准为所述虚拟定位节点对应的位置。
本发明中所述的基于虚拟定位节点的定位方法，所述定位节点包括WiFi定位节点和/或蓝牙定位节点。
本发明中所述的基于虚拟定位节点的定位方法，所述虚拟定位节点位于相邻两个所述定位节点之间，所述虚拟定位节点处的磁场总量最大或最小。
本发明中所述的基于虚拟定位节点的定位方法，根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断所述地磁总量与所述虚拟定位节点的地磁总量差值的绝对值是否不大于预设门限包括
获取初次定位利用的所述定位节点及其地磁数据，查找预设的地磁特征数据库，根据地磁数据判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。
本发明中所述的基于虚拟定位节点的定位方法，所述方法还包括如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
本发明还提供了一种基于虚拟定位节点的定位装置，包括初次定位模块、判断模块、校准模块，其中，
所述初次定位模块，用于通过移动终端根据部署在室内的定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位；
所述判断模块，用于根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，，所述预先采集的地磁特征数据库包括虚拟定位节点、及其磁场总量与对应的地理位置；
所述校准模块，用于如果所述初次定位的用户所处地理位置处的磁场量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置定位为所述虚拟定位节点对应的位置。
本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置，所述定位节点包括WiFi定位节点、蓝牙定位节点。
本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置，所述虚拟地磁点位于相邻两个所述定位节点之间，所述虚拟定位节点处的磁场总量最大或最小。
本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置，所述判断模块包括
查找子模块，用于获取初次定位利用的定位节点及其磁场总量，查找预先采集的地磁特征数据库，根据所述定位节点地磁总量判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
第一判断子模块，用于如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。
本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置，所述装置还包括
第二判断模块，用于如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
综上，本发明通过设置虚拟定位节点辅助定位节点(例如WiFi节点或iBeacon节点)进行位置校准，从而实现不增加定位节点的数量达到提高定位精度的目的，同时降低室内定位中定位节点的维护成本。
附图说明
图1a-图1c为本发明所述的本发明所述的同一室内不同时刻的地磁数据变化关系示意图；
图2a-图2c为本发明所述的本发明所述的根据同一室内不同时刻的地磁数据变化关系示意图选择的虚拟定位节点点点点在室内分布图上的分布图；
图3为本发明所述的本发明所述的基于虚拟定位节点的定位方法的一个实施例的流程示意图；
图4为本发明所述的本发明所述的基于虚拟定位节点的定位方法的另一个的流程示意图；
图5为本发明所述的本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置一个实施例的结构示意图
图6为本发明所述的本发明所述的基于虚拟定位节点的定位装置的另一个实施例的结构示意图。
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。
现有技术中，主要利用支持且广泛使用的主要是WiFi、蓝牙和地磁定位技术的移动终端(例如智能手机、ipad等智能设备)。然而不论是基于WiFi定位还是蓝牙的定位技术均依赖于室内部署的WiFi定位节点或蓝牙定位节点，且定位精度与其的部署密度相关。因此部署密度强的定位节点(例如WiFi定位节点或蓝牙信标)虽然实现提高了定位的精确度，但给部署和维护成本带来了很大的压力。
因此为了提高定位的精确性同时降低定位节点维护的成本，本发明提供了一种基于虚拟定位节点的定位方法，包括部署在室内的定位节点。所述方法包括如下步骤：
S101、通过移动终端根据部署在室内的所述定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位。
所述定位节点包括WiFi定位节点、蓝牙定位节点。
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。因此具体实施时，可选的利用任何一种方法进行计算，对当前用户所处的地理位置进行初次定位。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。
S102、根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，所述预先采集的地磁特征数据库包括虚拟定位节点及其磁场总量磁数据与对应的地理位置，定位节点及其磁场总量磁数据与对应的地理位置。
当移动终端运动某区域进行定位时，由内置的地磁计测量所处位置的地磁总量。所述移动终端通过将初次定位的用户所处地理位置处的磁场总量与预设的的地磁特征数据库进行匹配(具体实施时可选的利用最小均方误差法，本发明在此不再进行)。
S103、如果所述磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置校准为所述虚拟定位节点对应的位置。
所述虚拟定位节点位于相邻两个所述定位节点之间，所述虚拟定位节点处的磁场总量最大或最小。
地磁匹配技术类似于WiFi指纹匹配，即在数据库中预先采集并存储建筑物内的地磁场数据，构成数字地磁基准图，当用户发出定位请求时，地磁传感器会测量其所在位置的地磁场特征，再将测量数据与基准图进行匹配从而获取用户位置。本发明通过大量的室内实验验证对不同室内不同时间采集的地磁特征数据进行了统计。如图1a、图1b及图1c所示为本发明在同一个室内场馆的不同时刻所采集并处理后的地磁特征数据。可以看出，建筑物的地磁特征数据随时间变化并不明显，即使绝对值不同，但其总体趋势是相同的，即整体向上或向下平移。具体应用中，建筑物内不同位置处对应的磁场总量不同。根据图1a、图1b及图1c及分别对应与图1a、图1b及图1c的图2a、图2b及图2c可知，图2a、图2b及图2c中1和2分别表示图1a、图1b及图1c中的波峰点或波谷点。根据图2a、图2b及图2c可知，图中，三角形所处的位置点以及方块所处的位置处的磁场总量是不变的，或变化误差很小(根据具体实验检测可知为1m左右)。因此可以选取这些点作为虚拟定位节点，所述虚拟定位节点和定位节点(WiFi定位节点或蓝牙定位节点)一样在定位过程中发挥作用。
具体实施时，判断所述初次定位的用户所处地理位置处的磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限时，所述门限可选的是通过判断该点是否为波峰或波谷，即通过缓存将历史位置的磁场总量存储在一个数组里，如果该数组前面的数据一直是递增，后面发生递减，则认为转折点为波峰，波谷同理。假如缓存大小为10次历史数据，若1-7次的数据一直是递增的，7-10变成了递减，则认为第7次为波峰。
其中，S102包括
获取初次定位利用的所述定位节点及其地磁数据，查找预设的地磁特征数据库，根据地磁数据判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。地磁场空间的各异性是一种典型特征，地磁匹配(Geomagnetic Matching)就是利用这种特征来确定载体的地理位置的。
如图4所示，所述方法还包括
S104、如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
本发明还提供了一种基于虚拟定位节点的定位装置。如图3所示所述装置包括初次定位模块10、判断模块20、校准模块30。
其中，
所述初次定位模块10，用于通过移动终端根据部署在室内的定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位。
所述定位节点包括WiFi定位节点和/或蓝牙定位节点。
所述判断模块20，用于根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的地磁总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，所述预先采集的地磁特征数据库包括虚拟定位节点、及其磁场总量与对应的地理位置；
所述校准模块30，用于如果所述初次定位的用户所处地理位置处的磁场量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置定位为所述虚拟定位节点对应的位置。
进一步，所述判断模块20包括
查找子模块201，用于获取初次定位利用的定位节点及其地磁总量，查找预先采集的的地磁特征数据库，根据所述定位节点的地磁总量判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
第一判断子模块202，用于如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。
如图6所示，进一步，所述装置还包括
第二判断模块40，用于如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
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 (10)

1.一种基于虚拟定位节点的定位方法，包括部署在室内的定位节点，其特征在于，包括如下步骤：
通过移动终端根据部署在室内的所述定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位；
根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，所述预设地磁特征数据库包括虚拟定位节点及其磁场总量磁数据与对应的地理位置，定位节点及其磁场总量磁数据与对应的地理位置；
如果所述初次定位的用户所处地理位置处的磁场总量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置校准为所述虚拟定位节点对应的位置。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟定位节点的定位方法，其特征在于，所述定位节点包括WiFi定位节点和/或蓝牙定位节点。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟定位节点的定位方法，其特征在于，所述虚拟定位节点位于相邻两个所述定位节点之间，所述虚拟定位节点处的磁场总量最大或最小。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟定位节点的定位方法，其特征在于，根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的磁场总量，查询预先采集并存储的地磁特征数据库判断所述地磁总量与所述虚拟定位节点的地磁总量差值的绝对值是否不大于预设门限包括
获取初次定位利用的所述定位节点及其地磁数据，查找预设的地磁特征数据库，根据地磁数据判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。
5.根据权利要求4所述的基于虚拟定位节点的定位方法，其特征在于，所述方法还包括如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
6.一种基于虚拟定位节点的定位装置，其特征在于，包括初次定位模块、判断模块、校准模块，其中，
所述初次定位模块，用于通过移动终端根据部署在室内的定位节点对当前用户所处的地理位置进行初次定位；
所述判断模块，用于根据所述移动终端内置的磁力计获取初次定位对应的当前用户所处的地理位置处的地磁总量，查询预设的地磁特征数据库判断当前用户所处地理位置处的磁场总量与虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值是否不大于预设门限，所述预先采集的地磁特征数据库包括虚拟定位节点及其磁场总量与对应的地理位置，定位节点及其磁场总量磁数据与对应的地理位置；
所述校准模块，用于如果所述初次定位的用户所处地理位置处的磁场量与所述虚拟定位节点的磁场总量差值的绝对值不大于预设门限，将当前用户所处的地理位置定位为所述虚拟定位节点对应的位置。
7.根据权利要求6所述的基于虚拟定位节点的定位装置，其特征在于，所述定位节点包括WiFi定位节点和/或蓝牙定位节点。
8.根据权利要求6所述的基于虚拟定位节点的定位装置，其特征在于，所述虚拟定位节点位于相邻两个所述定位节点之间，，所述虚拟定位节点处的磁场总量最大或最小。
9.根据权利要求6所述的基于虚拟定位节点的定位装置，其特征在于，所述判断模块包括
查找子模块，用于获取初次定位利用的定位节点及其地磁总量，查找预先采集的的地磁特征数据库，根据所述定位节点的地磁总量判断初次定位利用的所述定位节点之间是否存在虚拟定位节点；
第一判断子模块，用于如果存在虚拟定位节点，判断初次定位对应的当前用户的地理位置处的地磁总量与该虚拟定位节点的地磁总量的差值是否不大于预设门限。
10.根据权利要求6所述的基于虚拟定位节点的定位装置，其特征在于，所述装置还包括
第二判断模块，用于如果不存在虚拟定位节点，当前用户的地理位置为初次定位的地理位置。
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