一种室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法

摘要

本发明提出一种室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法，其主要设计了WLAN/MEMS融合定位抗差扩展卡尔曼滤波器，充分利用两个系统的可用信息，实现高精度2维位置的解算；并利用气压计输出、地理位置和楼层高度信息计算高度，并同时为无线局域网(WLAN)定位选择位置指纹数据库，实现室内空间跨楼层3维定位。本系统和方法通过引入抗差扩展卡尔曼估计，定位精度高，能够有效的克服微机电系统(MEMS)传感器定位存在的累积误差和WLAN定位中存在的接收信号强度(位置信息以及前一时刻的实际高度信息实现室内空间跨楼层3维定位。

主权项

一种室内WLAN/MEMS融合跨楼层3维定位方法，其特征在于，所述方法包括：1)选择WLAN位置指纹数据库：计算前一时刻得到的行人3维位置距每个楼梯口的物理距离，利用计算出的物理距离是否大于某个阈值判断行人是否进出楼梯间；如果判断出没有进出楼梯间，则位置指纹数据库不变，与前一时刻的位置指纹数据库相同；如果进入楼梯间，则选择楼梯间的位置指纹数据库，如果出楼梯间，则判断为在楼层中，此时还需利用前一时刻的实际高度判断所处楼层，选择相应楼层的位置指纹数据库；2)计算行人的速度和航向：根据采集到的MEMS数据，包括3轴加速度计、3轴陀螺仪和3轴磁力计数据，利用步态检测和数据更新速率方法计算速度，四元素更新姿态矩阵方法计算航向；3)WLAN位置指纹定位：首先利用抗差扩展卡尔曼组合导航滤波器中的一步预测信息反匹配位置指纹数据库修正观测得到RSSI，然后利用修正的RSSI结合WKNN定位算法进行位置解算；4)将计算得到的速度、航向和WLAN指纹定位的位置一起带入抗差扩展卡尔曼组合导航滤波器，解算得到最优的二维位置坐标；5)高度计算：利用气压计输出数据计算海拔高度，实际的高度信息则通过判断上下楼进行高度的累加或者累减进行计算，从而实现室内跨楼层3维定位。