基于地磁的室内地图构建方法与装置

摘要

本发明公开基于地磁的室内地图构建方法与装置。本发明包括可移动载体、人机交互模块、室内空间位置指纹信息获取模块、机器人方位角的获取模块、运动控制及速度获取模块和主控模块。本发明的方法克服了在室内地图构建过程中，需要事先获取室内平面图，然后在将其矢量化后上传，再进行室内位置指纹信息的采集、绑定和路径信息的生成等缺点。同时采用序列化的数据采集方式生成地磁数据序列，克服了传统网格地图数据采集代价大及单点采集后进行插值产生的额外计算量和数据丢失部分真实性等问题。本发明在对室内空间基准地图构建过程中不需要提前获取并载入室内平面图，只需确定目标的室内空间需要构建地图的起点、终点、节点位置，以及地图构建通道。

主权项

基于地磁的室内地图构建方法，其特征在于包括如下步骤：获取室内空间的地磁场数据；地球磁场是一个三维矢量场，由采集终端采集到的是地磁数值三分量；在同一位置，采用地磁数值三轴合成量作为室内空间位置指纹信息；采集方式是通过选择采集通道，设置起始点以及节点位置，然后使采集终端在室内待采集通道上匀速前行并以固定的频率采集地磁场数据，同时通过改变采样频率或者采集终端的移动速度来改变地磁场数据序列的样本密度，采集终端到达节点或者终点后，设置节点或终点，暂停或者结束采集，同时将所采集的地磁场数据序列以及相关节点信息以文件保存于本地；获取采集通道方向以及距离；在采集终端移动过程中通过电子指南针及陀螺仪记录采集终端实时方向信息，再通过低通滤波去噪后，采用均值滤波平滑数据作为该采集通道最终的方向；采集通道的距离通过获取采集终端的移动的速度，再结合获取所用的时长，算出采集通道的距离；人机交互模块实时动态地显示地磁场数据和采集终端所处的位置、方向，同时实时地绘制出采集终端所移动过的路径并生成采集通道与关键节点的几何拓扑图；几何拓扑图包括点集和边集，其中点集又包含着采集的起始点和室内通道的拐点或者岔路口，边集包含的边代表着室内空间的采集通道，采集通道即室内空间的可达区域；完成室内几何拓扑图的绘制及相应的基于地磁环境特征的室内空间位置指纹信息的录制后，在几何拓扑图上进行图形化标注；室内空间拓扑地图的图形化标注后，在图形化的室内空间拓扑图上关键位置进行语义标签的添加；完善室内空间基准地图可视化界面信息；完成可视化表达的室内空间基准地图以图的形式存储在本地文件中，其中，图的节点对应采集通道的起始点以及拐点，图的边代表着某个通道采集的地磁序列，图形化标注及语义标签作为边的属性，并采取有向图形式存储；完善室内空间基准地图的信息后，采集终端对接远程服务端，将所构建的室内空间基准地图上传至远程服务器端进行分类、筛选、存储；针对单条采集通道所获取到的多条地磁数据序列即地磁数据曲线，服务器端通过聚类算法，对同一采集通道所获取的多条地磁数据曲线进行聚类处理，得到若干组最具有代表性的地磁数据曲线作为该通道的地磁基准曲线。