1.一种融合模糊逻辑判断及地图信息的室内定位方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:室内行人轨迹推算,采用二维矢量[x,y]T表示行人的位置,并根据式(1)对行人的位置进行更新:
其中,[xi-1,yi-1]T代表第i-1步行人的位置,θi与si分别代表第i步的步行方向与步长;
步骤二:基于模糊逻辑判断的自适应权重方向角融合算法,首先判断是否启用融合算法或者单纯利用某一种最佳状态的方向角数据;若判断启用融合算法之后,根据陀螺仪和磁力计的实际采集的数据情况,自适应的调整权重以选择适合当前状态的融合算法,通过给定陀螺仪与磁力计的相关性阈值,判定二者相关性后再利用磁力计的方向角判断行走状态,确定是否加入上一时刻方向角,最后根据自适应权重加以融合;
所述步骤二中,将陀螺仪与磁力计的偏移状态分为四种,分别是{verylow、low、med、high},对应四个区间,分别为[0 0.05]、[0.05 0.1]、[0.1 0.3]、[0.3 1],之后对需要输入数据通过式(2)进行标准化:
其中,st表示输出的标准化值,valuet为当前的输入值,min(value)、max(value)分别代表当前数据中的最小值和最大值;
定义五种输出值,分别为better、mean、ooffset、goffset、pre,五种输出值分别对应各自的融合状态:
1)better:单纯利用磁力计数据;
2)mean:此时磁力计的偏移比较低,取磁力计t-4到t时刻的方向角的平均值作为此时的方向数据;
3)ooffset:此时磁力计偏移严重且陀螺仪在可接受范围,切换至根据权重进行融合,此时磁力计的权重比陀螺仪的权重低;
4)goffset:此时陀螺仪偏移严重且磁力计偏移在可接受范围,切换至根据权重进行融合,此时磁力计的权重比陀螺仪的权重高;
5)pre:如果陀螺仪和磁力计的偏差都比较严重,此时利用上一时刻的方向角;
给定模糊逻辑的If-Then判定法则;
根据给定的范围输出值选择对应的融合算法;
通过式(3)检测行人是否在直线阶段:||θmi|-|θmi-1||>Th1∪||θmi|-|θmi+1||<Th2 (3)其中,θm表示方向角的测量值,分别用当前时刻的方向角θmi与上一时刻的方向角θmi-1求差值,使该差值大于给定的阈值Th1,同时i时刻的θmi需要与i+1时刻的角度θmi+1的差值小于阈值Th2,通过上述两个条件加以限定,从而确定行人行走状态;
步骤三:基于地图匹配的粒子滤波,加入通过WiFi峰值点识别的地标,对粒子位置进行修正。
2.如权利要求1所述的一种融合模糊逻辑判断及地图信息的室内定位方法,其特征在于,在利用式(3)判定行人运动状态过程中,在转弯情况下,融合方向角采用式(4)计算:anglet=ωog(ωoriangleorit-1+ωorianglegyort-1) (4)直行状态下的方向融合角采用式(5)计算:anglet=ωpog(ωpreanglet-1+ωoriangletori+ωgyoangletgyor) (5)其中,
anglet、anglet-1分别为融合后的方向角与上一时刻的方向角,ωpre、ωori、ωgyo分别为一时刻方向角权重、磁力计权重以及陀螺仪的权重,此时磁力计偏移严重且陀螺仪在可接受范围,则上一时刻权重之比为ωpre:ωori:ωgyo=2:1:2,反之为2:2:1。
3.如权利要求1所述的一种融合模糊逻辑判断及地图信息的室内定位方法,其特征在于,所述步骤三中,采用式(8)进行基于地图匹配的粒子滤波,其中,p(x0)为一直动态系统的先验概率分布,k时刻系统状态xk的后验概率分布为p(x0:k|z1:k),Ns代表粒子数量,x0:k表示系统从0到k时刻的系统状态,z1:k代表系统的观测值,在应用中表示与加入地标后PDR结果的距离,粒子的权重满足式(9)所示的归一化条件权重更新如式(10)所示,
粒子的权值更新受到地图信息的约束,当粒子更新权重时将穿墙的粒子权值更新为0,其中 为行人位置后验概率,表达为式(11)当行人处于直行状态时,根据式(11)更新粒子输出位置,当系统检测到锚点时或者检测到行人转弯状态时,将数据库中存储的数据更新到此时的粒子输出位置,此时式(12)表示第i个粒子在时间k处与地标的距离,之后用于下一次粒子的位置更新: