基于軌跡匹配的radio map轉(zhuǎn)角矩陣自動(dòng)生成的WLAN室內(nèi)定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及WLAN室內(nèi)定位技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 伴隨著無線通信技術(shù)的進(jìn)步和微機(jī)電系統(tǒng)的進(jìn)步，裝備有慣性測量單元 (Inertial Measurement Unit，IMU)的智能手機(jī)越來越普及。攜帶有智能手機(jī)的用戶在室 內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，MU會(huì)產(chǎn)生大量與位置相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，如用戶的運(yùn)動(dòng)距離和運(yùn)動(dòng)方向。但是這 些距離和方向都是一種相對的位移和方向，其在室內(nèi)地圖上的起始位置和終止位置都是未 知的。利用軌跡匹配方法可以實(shí)現(xiàn)用戶室內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡在室內(nèi)地圖上的匹配定位，將一種相 對位移和方向轉(zhuǎn)換成一種絕對物理位置，以用于室內(nèi)導(dǎo)航或者在室內(nèi)定位時(shí)提供建立 Radio map的位置信息，但是軌跡匹配方法中涉及一種關(guān)于室內(nèi)拓?fù)鋱D的轉(zhuǎn)角矩陣的生成， 人為建立該矩陣費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如何自動(dòng)生成矩陣是一個(gè)研究的關(guān)鍵性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決目前人為建立radio map轉(zhuǎn)角矩陣的方法導(dǎo)致室內(nèi)定位時(shí)間 長、速度慢的問題，從而提供一種基于軌跡匹配的radio map轉(zhuǎn)角矩陣自動(dòng)生成的WLAN室內(nèi) 定位方法。
[0004] 基于軌跡匹配的radio map轉(zhuǎn)角矩陣自動(dòng)生成的WLAN室內(nèi)定位的方法，
[0005] 步驟一、利用MATLAB軟件對待定位室內(nèi)地圖進(jìn)行處理，并獲取N個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，N為正整 數(shù);所述N個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)包括:每個(gè)房間中的1-2個(gè)點(diǎn)、走廊與房間的交叉點(diǎn)、關(guān)鍵性轉(zhuǎn)角以及走 廊的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，并將相鄰點(diǎn)之間連線生成待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D；
[0006] 步驟二、對步驟一生成的待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D進(jìn)行二值化處理和邊緣檢測，然后利 用Hough變換進(jìn)行處理，并檢測待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D中所有的線段，記為集合A;每條線段均包 含起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0007] 步驟三、對步驟二獲得的集合A進(jìn)行處理，提取得到關(guān)于待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D的K個(gè) 關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo);K為正整數(shù)；
[0008] 步驟四、將集合A中的線段以完全分解的方式分解成小線段，得到新的線段集合B; [0009]所述線段的完全分解:是指該選線段除了起始點(diǎn)和終止點(diǎn)為關(guān)鍵點(diǎn)外，不經(jīng)過其 他關(guān)鍵點(diǎn)；
[0010]步驟五、對集合B中的線段中的第個(gè)折線段，利用計(jì)算幾何中的矢量叉積獲得折線 段拐向；
[0011]所述折線段指兩個(gè)線段有一個(gè)公共的端點(diǎn)；
[0012] 步驟六、將步驟五中獲得的折線段拐向位于線段右側(cè)的，即為右轉(zhuǎn)，則記為1;
[0013] 將步驟五中獲得的折線段拐向位于線段左側(cè)的，即為左轉(zhuǎn)，記為-1;
[0014] 步驟五中獲得的折線段拐向位于線段上的，記為0;
[0015] 并生成待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D的轉(zhuǎn)角矩陣；
[0016] 步驟七、根據(jù)步驟六獲得的待定位室內(nèi)拓?fù)鋱D的轉(zhuǎn)角矩陣進(jìn)行WLAN室內(nèi)定位。 [0017]本發(fā)明提出了一種基于軌跡匹配的radio map轉(zhuǎn)角矩陣自動(dòng)生成的WLAN室內(nèi)定位 的方法，該方法利用Hough變換檢測出所有線段并利用計(jì)算幾何的相關(guān)知識(shí)進(jìn)一步對線段 進(jìn)行處理，得到關(guān)于室內(nèi)拓?fù)鋱D的涉及三點(diǎn)之間相對關(guān)系的轉(zhuǎn)角矩陣，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。本發(fā) 明的室內(nèi)定位時(shí)間和速度均得以大幅度提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1是【具體實(shí)施方式】一中哈工大科學(xué)園信息大樓第12樓樓層平面圖；
[0019] 圖2是圖1的平面拓?fù)鋱D；
[0020] 圖3是圖2的灰度圖；
[0021] 圖4是圖3經(jīng)邊緣檢測后的示意圖；
[0022]圖5是圖4經(jīng)Hough變換后的示意圖；
[0023] 圖6是折線段拐向位于線段左側(cè)的示意圖；
[0024] 圖7是折線段拐向位于線段右側(cè)的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0025]【具體實(shí)施方式】一、基于軌跡匹配的radio map轉(zhuǎn)角矩陣自動(dòng)生成的WLAN室內(nèi)定位 方法，轉(zhuǎn)角矩陣的定義方式為:將室內(nèi)拓?fù)鋱D定義為G(V，E)，V表示節(jié)點(diǎn)的集合，E表示邊的 集合，節(jié)點(diǎn)的集合為v= {vi，V2,--Vn}，共包含η個(gè)節(jié)點(diǎn)，對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)Vm,l <m<n,建立一 個(gè)ηΧη維的矩陣，矩陣的行和列都與節(jié)點(diǎn)對應(yīng)，記作60(:，：，111) = [(^]11><11，1為行數(shù)，」為列 數(shù)，根據(jù)公式：
[0026]
[0027]獲得室內(nèi)拓?fù)鋱D的轉(zhuǎn)角矩陣⑶，
[0028]其中，m表示節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，
[0029]若Vi到v j只經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)角，且轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)為vm，轉(zhuǎn)角方向?yàn)橛肄D(zhuǎn)，則Ci j = 1，
[0030]若Vi到Vj只經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)角，且轉(zhuǎn)角節(jié)點(diǎn)為^，轉(zhuǎn)角方向?yàn)樽筠D(zhuǎn)，則Cij = -1，
[0031 ] 若Vi到Vj不經(jīng)過轉(zhuǎn)角、Vi到Vj經(jīng)過不止一個(gè)轉(zhuǎn)角或者Vi到Vj只經(jīng)過一個(gè)轉(zhuǎn)角但轉(zhuǎn)角 節(jié)點(diǎn)不是Vm，貝ljcij = 0。
[0032]基于軌跡匹配的矩陣自動(dòng)生成方法的過程為：
[0033] (1 )、將室內(nèi)地圖如圖1處理成如圖2所示的拓?fù)鋱D。該拓?fù)鋱D中共包含50個(gè)點(diǎn)包括 每個(gè)房間選取的1-2個(gè)點(diǎn)，走廊與房間的交叉點(diǎn)、關(guān)鍵性轉(zhuǎn)角以及走廊的起始點(diǎn)終止點(diǎn)。
[0034] (2)、對圖2所示的拓?fù)鋱D進(jìn)行二值化處理和邊緣檢測結(jié)果如圖3和圖4所示，然后 利用Hough變換進(jìn)行處理，檢測出圖中所有的線段，如圖5所示，檢測結(jié)果包含每條線段的起 始點(diǎn)和終止點(diǎn)的坐標(biāo)，記為集合A。
[0035] (3)、根據(jù)集合A進(jìn)行處理提取得到關(guān)于圖2的50個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)。
[0036] (4)、由于Hough變換檢測到的線段會(huì)出現(xiàn)經(jīng)過多個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的長線段，為了便于轉(zhuǎn) 角矩陣的自動(dòng)生成，需要將集合A中的線段進(jìn)行完全分解成小線段，線段完全分解指的是該 選線段除了起始點(diǎn)和終止點(diǎn)為關(guān)鍵點(diǎn)外，該線段不經(jīng)過其他關(guān)鍵點(diǎn)。由此得到一個(gè)新的線 段集合B。
[0037] (5)、如果兩個(gè)線段有一個(gè)公共的端點(diǎn)，則構(gòu)成折線段，對集合B中的線段，判斷有 多少折線段。
[0038] (6)、對折線段利用計(jì)算幾何中的矢量叉積判斷折線段拐向。折線段的拐向判斷可 以直接由矢量叉積的性質(zhì)推出。對于有公共端點(diǎn)的線段POP 1和P1P2，通過計(jì)算(P2-P0) X (P1-P0)的符號(hào)便可以確定折線段的拐向：