室内磁地图的快速建模与可信定位方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910806233.3 (22)申请日 2019.08.29 (71)申请人 西安电子科技大学 地址 710071 陕西省西安市雁塔区太白南 路2号 (72)发明人 史凌峰刘公绪刘宇宇侯志勇 何瑞辛东金 (74)专利代理机构 北京市诚辉律师事务所 11430 代理人 范盈 (51)Int.Cl. G01C 21/08(2006.01) G01C 21/20(2006.01) (54)发明名称 室内磁地图的快速建模与可信定位方法 (57)摘要 本发明公开了一种室内磁地图的快速。

2、建模 与可信定位方法， 包括： 定位区域设定、 参考坐标 系建立、 MARG传感器模块的佩戴或安装、 数据采 集、 姿态矩阵计算、 位置戳计算、 磁数据投影到参 考坐标系、 磁数据与位置戳关联、 磁地图细化、 匹 配定位。 首先通过人体佩戴MARG传感器模块， 即 走即测将磁数据与位置戳关联， 建立粗糙磁地 图； 然后利用迭代差值方法获得精细磁地图， 最 后利用欧氏距离最小准则进行匹配定位， 实现室 内磁地图的快速建模与可信定位。 本发明与已有 的磁地图建模和定位方法相比， 建模效率高、 定 位可信， 具有广泛的应用前景， 如地磁导航、 地磁 定位、 磁地图建模等。 权利要求书2页 说明书9页。

3、 附图7页 CN 111121758 A 2020.05.08 CN 111121758 A 1.室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 定位区域设定； 参考坐标系建立； MARG传感器模块的佩戴或安装： 数据采集； 姿态矩阵计算； 位置戳计算； 磁数据投影到参考坐标系； 磁数据与位置戳关联： 磁地图细化。 2.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的定位区域设 定是指设定所要定位或建模的区域， 所述区域是一个大小有限的室内区域， 存在磁场失真， 可以是规则区域也可以是形状不规则区域。 3.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于。

4、， 所述的参考坐标系 的精度要高于建模精度一个量级以上， 优选地， 所述的参考坐标系建立是建立右手直角坐 标系， 更优选地， 为东北天坐标系。 4.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的MARG传感器 模块的佩戴或安装是指将MARG传感器模块佩戴到人体某部位， 或者将MARG传感器模块安装 到可以调整高度的非磁性手推车上； 所述的数据采集是指人或者手推车按照L型转弯方式 近似均匀地遍历定位区域， 在每个采集点静止1到3秒进行数据的采集。 5.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的姿态矩阵计 算是指通过加速度计的输出获得MARG传感器模。

5、块的俯仰角和横滚角， 如式(1)和(2)所示， 利用静态航向锁定这一原则， 约束静止采集数据期间陀螺航向的漂移， 同时根据L型转弯方 式这一先验信息约束航向角的漂移， 得到修正的航向角， 如式(3)所示， 三个姿态角构成姿 态矩阵如式(4)所示； roll-arctan2(fbx,fbz) (2) 其中fbx,fby,fbz分别表示加速度计X轴， Y轴和Z轴的输出， 单位米/秒2； pitch表示俯仰 角， roll表示横滚角； arcsin()是反正弦函数； arctan2()是四象限反正切函数； 其中yaw表示航向角， k与k-1表示时刻，表示对时间求导， 式(3)表明在静止采集数据 的时。

6、刻， 航向角不变； 其中b为载体坐标系， n为参考坐标系。 6.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的位置戳计算 权利要求书 1/2 页 2 CN 111121758 A 2 是指通过航迹推算， 得到三维位置戳信息， 其中航迹推算公式如(5)所示， 其中(xk,yk)和(xk-1,yk-1)分别表示k时刻与k-1时刻的位置； Lk-1,k与yawk-1,k分别表示从 k-1时刻到k时刻的步长与方向， 当给定初始位置(x0,y0)时， 就可以根据式(5)进行航迹预 算， 其中初始位置可以是坐标原点， 也可以是参考坐标系中的其它位置。 7.根据权利要求1所述的室内磁地。

7、图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的磁数据投影 到参考坐标系是借助姿态矩阵将磁力计数据由b系投影到n系， 形成参考坐标系下的磁 数据， 如式(6)所示， 其中Mn与Mb分别表示参考坐标系与载体坐标系的三轴磁场强度。 8.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的磁数据与位 置戳关联是指构造含有位置戳的磁地图信息， 即磁地图中每个测量点是一个包含三维位置 数据、 三维磁场强度+磁场模值共七维矢量信息， 我们将这七维信息统称为磁点Mp， 如式(7) 所示， 其中x， y， z表示参考坐标系中的位置信息，表示在参考坐标系中的X， Y， Z 三轴磁场强度； Mode表示磁。

8、场三维矢量的模值； 磁数据与位置戳关联步骤完成后判断数据采集区域是否小于设定定位区域， 若是则返 回数据采集步骤， 若否则进入磁地图细化步骤。 9.根据权利要求1所述的室内磁地图的快速建模方法， 其特征在于， 所述的磁地图细化 是用迭代差值的方法细化磁地图， 其中迭代停止的条件是磁地图中相邻磁点之间的欧氏距 离在所要求的定位精度附近。 10.基于室内磁地图的可信定位方法， 其特征在于， 包括如下步骤： 权利要求1-9任一所述的室内磁地图的快速建模方法； 匹配定位； 所述的匹配定位是指利用欧氏距离最小准则进行匹配定位， 即遍历整个磁地图， 满足 下式的即为定位结果， 其中表示新测得磁数据在参考坐。

9、标系中的投影， Mn表示磁地图中已有的参考磁数 据； “” 表示叉乘，“|” 表示求模值， P为零时， 表示完全匹配， P0.05即表示匹配成功。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111121758 A 3 室内磁地图的快速建模与可信定位方法 技术领域 0001 本发明属于磁地图的建模和定位方法技术领域， 具体涉及一种室内磁地图的快速 建模与可信定位方法。 背景技术 0002 关于地磁定位， 即确定载体/人的位置信息， 通常有两种方法。 一种是使磁传感器 与其它传感器组合使用， 典型的是MARG传感器， 可理解为磁力计、 加速度计、 速率陀螺这三 种传感器(Magnetometer,Acce。

10、lerometer and Rate Gyro)， 也可理解为测量磁场， 角速度 与重力(Magnetic,Angular Rate and Gravity)的传感器组合。 其思想都是获得方向， 和载 体/人在该方向上运动的距离， 即最终得到位置信息。 第二种方法是测量并构造一个区域地 磁数据库， 根据地图匹配等相关算法确定载体/人的位置信息。 0003 显然两种方法各有利弊。 方法一， 可自主定位， 但要求地磁相对稳定， 一般只适用 于室外等空旷地区。 方法二， 定位精度相对稳定， 定位误差不随时间漂移， 但在磁地图建模 时费时耗力， 需要大量的人工测绘才能获得磁地图， 地图的更新和维护难度。

11、大， 地图匹配算 法复杂， 定位精度很难提高。 但如果一旦突破上述瓶颈， 仅利用磁场信息和相关地图匹配算 法就能获得准确可靠的载体/人的位置信息， 其研究和应用前景十分广阔。 理论上， 磁地图 要求磁指纹特征具有可区分性、 可识别性和唯一性， 然而磁场是动态的， 变化的， 易干扰的。 考虑到地磁本身存在地磁静日变化现象， 同时室内地磁往往因各种软/硬磁干扰(如建筑物 的钢筋混凝土结构、 电力线和其它电气设备的影响)而导致严重磁场失真。 这些原因将导致 地磁建模的困难， 和基于地磁的定位往往不可信。 0004 已有的方法很难解决室内磁地图建模的效率问题以及定位的可信性问题， 因此迫 切需要研究快。

12、速的磁场建模和可信的定位方法， 为导航、 定位等诸多相关应用领域提供理 论指导和技术支撑。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种室内磁地图的快速建模与可信定位方法， 有效解决背 景技术中存在的效率问题和可信性问题， 对室内磁地图的建模与匹配定位及其广泛的应用 给出了指导。 0006 为实现上述目的， 本发明所采用的技术方案为： 首先通过人体佩戴MARG传感器模 块， 即走即测， 将磁数据与位置戳关联， 建立初步磁地图； 然后利用迭代差值方法获得精细 磁地图， 最后利用欧氏距离最小准则进行匹配定位， 实现室内磁地图的快速建模与可信定 位。 0007 室内磁地图的快速建模方法， 包括如下步。

13、骤： 0008 定位区域设定； 0009 参考坐标系建立； 0010 MARG传感器模块的佩戴或安装： 说明书 1/9 页 4 CN 111121758 A 4 0011 数据采集； 0012 姿态矩阵计算； 0013 位置戳计算； 0014 磁数据投影到参考坐标系； 0015 磁数据与位置戳关联： 0016 磁地图细化。 0017 进一步地， 定位区域设定是指设定所要定位或建模的区域， 所述区域是一个大小 有限的室内区域， 存在磁场失真， 可以是规则区域也可以是形状不规则区域。 0018 进一步地， 参考坐标系的精度要高于建模精度一个量级以上， 优选地， 参考坐标系 建立是建立右手直角坐标系。

14、， 更优选地， 为东北天坐标系。 因为所要定位的区域有限， 故不 考虑地球曲率、 经纬度等信息。 0019 进一步地， MARG传感器模块的佩戴或安装是指将MARG传感器模块佩戴到人体某部 位(如小腿、 腰部和头部等)， 或者将MARG传感器模块安装到可以调整高度的非磁性手推车 上； 数据采集是指人或者手推车按照L型转弯方式近似均匀地遍历定位区域， 在每个采集点 静止1到3秒进行数据的采集。 0020 进一步地， 姿态矩阵计算是指通过加速度计的输出获得MARG传感器模块的俯仰角 和横滚角， 如式(1)和(2)所示， 利用静态航向锁定这一原则， 约束静止采集数据期间陀螺航 向的漂移， 同时根据L。

15、型转弯方式这一先验信息约束航向角的漂移， 得到修正的航向角， 如 式(3)所示， 三个姿态角构成姿态矩阵如式(4)所示； 0021 0022 roll-arctan2(fbx,fbz) (2) 0023 其中fbx,fby,fbz分别表示加速度计X轴， Y轴和Z轴的输出， 单位米/秒2； pitch表示 俯仰角， roll表示横滚角； arcsin()是反正弦函数； arctan2()是四象限反正切函数； 0024 0025 其中yaw表示航向角， k与k-1表示时刻，表示对时间求导， 式(3)表明在静止采集 数据的时刻， 航向角不变； 0026 0027 其中b为载体坐标系， n为参考坐标系。

16、。 0028 进一步地， 位置戳计算是指通过航迹推算， 得到三维位置戳信息， 其中航迹推算公 式如(5)所示， 0029 0030 其中(xk,yk)和(xk-1,yk-1)分别表示k时刻与k-1时刻的位置； Lk-1,k与yawk-1,k分别表 示从k-1时刻到k时刻的步长与方向， 当给定初始位置(x0,y0)时， 就可以根据式(5)进行航迹 预算， 其中初始位置可以是坐标原点， 也可以是参考坐标系中的其它位置。 说明书 2/9 页 5 CN 111121758 A 5 0031进一步地， 磁数据投影到参考坐标系是借助姿态矩阵将磁力计数据由b系投影 到n系， 形成参考坐标系下的磁数据， 如式。

17、(6)所示， 0032 0033 其中Mn与Mb分别表示参考坐标系与载体坐标系的三轴磁场强度。 0034 进一步地， 磁数据与位置戳关联是指构造含有位置戳的磁地图信息， 即磁地图中 每个测量点是一个包含三维位置数据、 三维磁场强度+磁场模值共七维矢量信息， 我们将这 七维信息统称为磁点Mp， 如式(7)所示， 0035 0036其中x， y， z表示参考坐标系中的位置信息，表示在参考坐标系中的 X， Y， Z三轴磁场强度， 分别为东向磁场强度， 北向磁场强度和天向磁场强度； Mode表示磁场 三维矢量的模值； 0037 磁数据与位置戳关联步骤完成后判断数据采集区域是否小于设定定位区域， 若是 。

18、则返回数据采集步骤， 若否则进入磁地图细化步骤。 0038 进一步地， 磁地图细化是用迭代差值的方法细化磁地图， 其中迭代停止的条件是 磁地图中相邻磁点之间的欧氏距离在所要求的定位精度附近。 所述迭代差值的方法是指若 磁地图的定位精度为Q， 需要磁点间的欧式距离约为Q， 若每次采集数据点的空间距离为4Q (粗糙磁地图的磁点间的欧氏距离为4Q)， 因此需要2次迭代差值操作。 方法如下， 针对长度 方向的磁点称为行磁点， 将宽度方向的磁点称为列磁点。 首先进行行磁点的差值， 第一次迭 代差值操作是将同一行相邻的磁点(左磁点和右磁点)取均值， 将结果插入到欧氏距离为2Q 的位置； 第二次迭代差值操作。

19、是将第一次迭代差值中插入磁点视为右磁点， 取其与原先左 磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置； 相应地将第一次迭代中插入的磁点 视为左磁点， 取其与右磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置。 然后开始列 磁点的差值， 第一次迭代差值操作是将同一列相邻的磁点(上磁点和下磁点)取均值， 将结 果插入到欧氏距离为2Q的位置； 第二次迭代差值操作是将第一次迭代差值中插入磁点视为 下磁点， 取其与原先上磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置， 相应地将第 一次迭代中插入的磁点视为上磁点， 取其与下磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离 为Q的位置。 经过行磁点和列。

20、磁点的迭代差值操作， 实现了将欧式距离为4Q的粗糙磁地图细 化为欧氏距离为Q的精细磁地图。 所述行列差值的顺序可交换， 所述欧式距离指的是相邻磁 点之间的空间几何距离。 0039 基于室内磁地图的可信定位方法， 包括如下步骤： 0040 上述所述的室内磁地图的快速建模方法； 0041 匹配定位； 0042 匹配定位是指利用欧氏距离最小准则进行匹配定位， 即遍历整个磁地图， 满足下 式的即为定位结果， 0043 0044其中表示新测得磁数据在参考坐标系中的投影， Mn表示磁地图中已有的参考磁 说明书 3/9 页 6 CN 111121758 A 6 数据； 0045 “” 表示叉乘，“|” 表示。

21、求模值， P为零时， 表示完全匹配， P0.05即表示匹配成 功。 0046 本发明的有益效果是： 首先， 本发明创新性地提出了即走即测将磁数据与位置戳 关联构建粗糙磁地图， 基于MARG传感器进行L型航迹推算， 快速采集数据和构建磁地图， 不 仅大大提高了建模效率， 而且由于利用加速度计和陀螺仪辅助磁地图建模， 得到了三维姿 态矩阵， 从而不限定佩戴或安装的位置， 改善了MARG传感器模块的佩戴或安装的便捷性和 友好性； 其次， 利用迭代差值方法对磁地图的进行细化， 细化后的磁地图的精度得到改善； 最后， 本发明提出欧氏距离最小准则进行匹配定位， 提高了定位的可信性。 本发明与已有的 磁地图。

22、建模和定位方法相比， 数据采集便捷、 建模效率高、 易更新和维护， 定位可信、 且匹配 定位算法复杂度低， 具有广泛的应用前景， 如地磁导航、 地磁定位、 磁地图建模等。 附图说明 0047 图1为本发明室内磁地图的快速建模方法的流程图； 0048 图2为本发明基于室内磁地图的可信定位方法的流程图； 0049 图3为基于PDR方法的磁数据采集示意图； 0050 图4为磁地图东向磁场分布的三维和二维视图； 0051 图5为磁地图北向磁场分布的三维和二维视图； 0052 图6为磁地图天向磁场分布的三维和二维视图； 0053 图7为磁地图磁场模值分布的三维和二维视图； 0054 图8为磁地图细化前后。

23、磁点的三维和二维视图； 0055 图9为磁地图细化后的东向磁场分布的三维和二维视图； 0056 图10为磁地图细化后的北向磁场分布的三维和二维视图； 0057 图11为磁地图细化后的天向磁场分布的三维和二维视图； 0058 图12为磁地图细化后的磁场模值分布的三维和二维视图。 具体实施方式 0059 为了更好地理解本发明的内容， 下面结合具体实施方法对本发明内容作进一步说 明， 但本发明的保护内容不局限以下实施例。 0060 本发明旨在提出一种室内磁地图的快速建模与可信定位方法， 与已有的磁地图建 模和定位方法相比， 数据采集便捷、 建模效率高、 易更新和维护， 定位可信、 且匹配定位算法 复。

24、杂度低， 具有广泛的应用前景， 如地磁导航、 地磁定位、 磁地图建模等。 0061 实施例1 0062 如图1所示， 室内磁地图的快速建模方法包括定位区域设定、 参考坐标系建立、 MARG传感器模块的佩戴或安装、 数据采集、 姿态矩阵计算、 位置戳计算、 磁数据投影到参考 坐标系、 磁数据与位置戳关联、 磁地图细化。 0063 定位区域设定是指设定所要定位或建模的区域， 该区域通常是一个大小有限的室 内区域， 存在磁场失真， 可以是规则区域也可以是形状不规则区域。 0064 参考坐标系的精度要高于建模精度一个量级以上， 优选地， 参考坐标系建立是建 说明书 4/9 页 7 CN 1111217。

25、58 A 7 立右手直角坐标系， 更优选地， 为东北天坐标系。 因为所要定位的区域有限， 故不考虑地球 曲率、 经纬度等信息。 0065 MARG传感器模块的佩戴或安装： 该步骤需要将MARG传感器模块佩戴到人体某部位 (如小腿、 腰部和头部等)， 或者将MARG传感器模块安装到可以调整高度的非磁性手推车上。 0066 数据采集要求行人或者手推车按照L型转弯方式近似均匀地遍历定位区域， 在每 次采集数据时， 需要静止1到3秒， 这样可以得到稳定的MARG传感器数据， 包括三轴加速度、 三轴角速度和三轴磁场强度数据， 便于后续处理。 0067 姿态矩阵计算是指通过加速度计的输出获得MARG传感器。

26、模块的俯仰角和横滚角， 如式(1)和(2)所示， 利用静态航向锁定这一原则， 约束静止采集数据期间陀螺航向的漂移， 同时根据L型转弯方式这一先验信息约束航向角的漂移， 得到修正的航向角， 如式(3)所示， 三个姿态角构成姿态矩阵如式(4)所示； 0068 0069 roll-arctan2(fbx,fbz) (2) 0070 其中fbx,fby,fbz分别表示加速度计X轴， Y轴和Z轴的输出， 单位米/秒2； pitch表示 俯仰角， roll表示横滚角； arcsin()是反正弦函数； arctan2()是四象限反正切函数； 0071 0072 其中yaw表示航向角， k与k-1表示时刻，表。

27、示对时间求导， 式(3)表明在静止采集 数据的时刻， 航向角不变； 0073 0074 其中b为载体坐标系， n为参考坐标系。 0075 位置戳计算是指通过航迹推算， 得到三维位置戳信息， 其中航迹推算公式如(5)所 示， 0076 0077 其中(xk,yk)和(xk-1,yk-1)分别表示k时刻与k-1时刻的位置； Lk-1,k与yawk-1,k分别表 示从k-1时刻到k时刻的步长与方向， 当给定初始位置(x0,y0)时， 就可以根据式(5)进行航迹 预算。 其中初始位置可以是坐标原点， 也可以是参考坐标系中的其它位置。 0078将磁数据投影到参考坐标系， 需借助姿态矩阵将磁力计数据由b系。

28、投影到n系， 形成参考坐标系下的磁数据， 如式(6)所示， 0079 0080 其中Mn与Mb分别表示参考坐标系与载体坐标系的三轴磁场强度。 0081 磁数据与位置戳关联是指构造含有位置戳的磁地图信息， 即磁地图中每个测量点 是一个包含三维位置数据、 三维磁场强度+磁场模值共七维矢量信息， 我们将这七维信息统 称为磁点Mp， 式(7)所示， 说明书 5/9 页 8 CN 111121758 A 8 0082 0083其中x， y， z表示参考坐标系中的位置信息，表示在参考坐标系中的X， Y， Z 三轴磁场强度(若为东北天坐标系则分别为东向磁场强度， 北向磁场强度和天向磁场强 度)； Mode表。

29、示磁场三维矢量的模值； 0084 磁数据与位置戳关联步骤完成后判断数据采集区域是否小于设定定位区域， 若是 则返回数据采集步骤， 若否则进入磁地图细化步骤。 0085 磁地图细化是用迭代差值的方法细化磁地图， 其中迭代停止的条件是磁地图中相 邻磁点之间的欧氏距离在所要求的定位精度附近。 所述迭代差值的方法是指若磁地图的定 位精度为Q， 需要磁点间的欧式距离约为Q， 若每次采集数据点的空间距离为4Q(粗糙磁地图 的磁点间的欧氏距离为4Q)， 因此需要2次迭代差值操作。 方法如下， 针对长度方向的磁点称 为行磁点， 将宽度方向的磁点称为列磁点。 首先进行行磁点的差值， 第一次迭代差值操作是 将同一。

30、行相邻的磁点(左磁点和右磁点)取均值， 将结果插入到欧氏距离为2Q的位置； 第二 次迭代差值操作是将第一次迭代差值中插入磁点视为右磁点， 取其与原先左磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置； 相应地将第一次迭代中插入的磁点视为左磁点， 取其与右磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置。 然后开始列磁点的差值， 第一次迭代差值操作是将同一列相邻的磁点(上磁点和下磁点)取均值， 将结果插入到欧氏 距离为2Q的位置； 第二次迭代差值操作是将第一次迭代差值中插入磁点视为下磁点， 取其 与原先上磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置， 相应地将第一次迭代中插 入的磁点视。

31、为上磁点， 取其与下磁点的均值， 并将结果插入到相对欧氏距离为Q的位置。 经 过行磁点和列磁点的迭代差值操作， 实现了将欧式距离为4Q的粗糙磁地图细化为欧氏距离 为Q的精细磁地图。 所述行列差值的顺序可交换， 所述欧式距离指的是相邻磁点之间的空间 几何距离。 0086 如图2所示， 基于室内磁地图的可信定位方法， 包括如下步骤： 0087 上述所述的室内磁地图的快速建模方法； 0088 匹配定位； 0089 匹配定位是指利用欧氏距离最小准则进行匹配定位， 即遍历整个磁地图， 满足下 式的即为定位结果， 0090 0091其中表示新测得磁数据在参考坐标系中的投影， Mn表示磁地图中已有的参考磁 。

32、数据； 0092 “” 表示叉乘，“|” 表示求模值， P为零时， 表示完全匹配， P0.05即表示匹配成 功。 0093 实施例2 0094 以下实施例中所使用的定位区域是一个长120.9米， 宽3.1米， 高3米的矩形区域， 该矩形区域表示一条走廊。 这里要求定位精度为0.5米， 粗糙建模精度为1米左右， 需要迭代 插值一次。 值得一提的是， 这里在磁地图建模和可信定位时， 并不是建立严格的3D磁场模 型， 建立是的2.5D模型， 即在某个方便测量的高度范围内建立磁地图， 或者说建立的磁地图 说明书 6/9 页 9 CN 111121758 A 9 只是反映了人或载体在特定三维空间中某个 。

33、“平面” 上的映射， 由于测量的误差和一些客观 条件的限制(缺少全3D测量的设备)， 该 “平面” 允许高度信息在某个小的范围内变化， 如这 里采集数据的平均高度为0.4米， 实际建模的磁地图的高度值为0.40.04米。 0095 实施例3 0096 如图3所示， 按照L型方式， 基于PDR(人员航迹推算)方法进行磁数据的采集。 图中 菱形框表示数据采集的点， 虚线表示各采集点的连接， 反映了采集点的先后顺序。 0097 实施例4 0098 如图4所示， 表示磁地图东向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点表示磁点 中的东向磁场强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 东向磁场强度在不同的。

34、位置大 小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的东向磁场强 度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些特性表 明， 磁地图中磁点的东向磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0099 实施例5 0100 如图5所示， 表示磁地图北向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点表示磁点 中的北向磁场强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 北向磁场强度在是不同的位置 大小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的北向磁场 强度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些特。

35、性表 明， 磁地图中磁点的北向磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0101 实施例6 0102 如图6所示， 表示磁地图天向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点表示磁点 中的天向磁场强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 天向磁场强度在是不同的位置 大小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的天向磁场 强度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些特性表 明， 磁地图中磁点的天向磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0103 实施例7 0104 如图7所示， 表示磁地图磁场模值的三维视图和二维视图。 图中的点表示磁点。

36、中的 磁场模值这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 磁场模值在是不同的位置大小和方向不 同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的磁场模值在水平面内投 影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些特性表明， 磁地图中磁点 的磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0105 实施例8 0106 如图8所示， 表示磁地图细化前后磁点的三维和二维视图。 从三维视图中可见， 各 磁点的高度值为0.40.04米。 按照实施例1中的迭代差值的步骤， 细化磁地图。 细化前后磁 点个数由488个增加到1701个， 这样实现了对磁地图更为精细的刻画， 由于该步骤由算法进。

37、 行处理， 效率远比实际测绘高。 通过磁点的细化操作既改善了磁地图构建的精度， 为可信定 位提供保证， 又大大改进了磁地图建模的效率。 0107 实施例9 0108 如图9所示， 表示磁地图细化后东向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点表 示磁点中的东向磁场强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 东向磁场强度在是不同 说明书 7/9 页 10 CN 111121758 A 10 的位置大小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的东 向磁场强度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些 特性表明， 磁地图中磁点的东向磁场强度。

38、可以作为一种指纹特征用于定位。 0109 实施例10 0110 如图10所示， 表示磁地图细化后北向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点 表示磁点中的北向磁场强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 北向磁场强度在是不 同的位置大小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的 北向磁场强度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这 些特性表明， 磁地图中磁点的北向磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0111 实施例11 0112 如图11所示， 表示磁地图细化后天向磁场强度的三维视图和二维视图。 图中的点 表示磁点中的天向磁场。

39、强度这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 天向磁场强度在是不 同的位置大小和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的 天向磁场强度在水平面内投影后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这 些特性表明， 磁地图中磁点的天向磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0113 实施例12 0114 如图12所示， 表示磁地图细化后磁场模值的三维视图和二维视图。 图中的点表示 磁点中的磁场模值这一分量。 从三维视图中可以明显看出， 磁场模值在是不同的位置大小 和方向不同， 呈现出波峰和波谷。 从二维视图中可以明显看出， 各磁点分量的磁场模值在水 平面内投影。

40、后色彩浓度不一样(黑白图片的话表现会灰度值不一样)。 这些特性表明， 磁地 图中磁点的磁场强度可以作为一种指纹特征用于定位。 0115 实时例13 0116 如表1所示， 基于磁地图的可信定位方法在以下限定的各测试区域下的平均定位 精度。 0117 我们对五个区域进行地磁建模与匹配定位测试， 这些区域分别是区域1： 长20.9 米， 宽3.1米， 高3.0米； 区域2： 长120.9米， 宽3.1米， 高3.0米； 区域3： 长50.0米， 宽10.0米， 高 3.0米； 区域4： 长400.0米， 宽3.0米， 高3.0米； 区域5： 长872米， 宽.3.0米， 高3.0米。 分别在区 域。

41、1， 2， 3， 4， 5测试101个位置， 567个位置， 707个位置， 1869个位置， 以及4072个位置， 用MARG 传感器获得每个位置的磁场在参考坐标系下的四个指纹信息(东向磁场强度， 北向磁场强 度， 天向磁场强度和磁场模值)， 按照基于欧氏距离最小准则进行匹配定位。 分别得到测试 区域1下的东向平均定位精度为0.177米， 北向定位精度为0.228米， 天向定位精度为0.414 米， 综合定位精度为0.557米； 测试区域2的东向平均定位精度为0.175米， 北向定位精度为 0.214米， 天向定位精度为0.397米， 综合定位精度为0.536米； 测试区域3的东向平均定位精。

42、 度为0.175米， 北向定位精度为0.194米， 天向定位精度为0.395米， 综合定位精度为0.525 米； 测试区域4的东向平均定位精度为0.176米， 北向定位精度为0.226米， 天向定位精度为 0.405米， 综合定位精度为0.552米； 测试区域5的东向平均定位精度为0.175米， 北向定位精 度为0.224米， 天向定位精度为0.395米， 综合定位精度为0.549米。 可见所提出的方法在多 个测试区域中均能实现综合平均定位精度优于0.56米， 且定位精度相对稳定， 不随定位区 域变化而变化， 所提出的匹配定位方法是可信的。 说明书 8/9 页 11 CN 111121758 。

43、A 11 0118 表1在各测试区域下的平均定位精度 0119 0120 本行业的技术人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明 书中描述的只是说明本发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有 各种变化和改进， 这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围 由所附的权利要求书及其等效物界定。 说明书 9/9 页 12 CN 111121758 A 12 图1 说明书附图 1/7 页 13 CN 111121758 A 13 图2 说明书附图 2/7 页 14 CN 111121758 A 14 图3 图4 说明书附图 3/7 页 15 CN 111121758 A 15 图5 图6 说明书附图 4/7 页 16 CN 111121758 A 16 图7 说明书附图 5/7 页 17 CN 111121758 A 17 图8 图9 说明书附图 6/7 页 18 CN 111121758 A 18 图10 图11 图12 说明书附图 7/7 页 19 CN 111121758 A 19 。