地下/室内停车场中导航失灵、找车难已成为大众用户出行的典型导航定位问题。建筑磁场指纹匹配定位因信号无处不在、无需额外布设基础设施的优势，现阶段是该场景唯一可规模应用的定位方案。然而，磁场指纹匹配定位面临着磁场地图构建成本高、维护效率低的瓶颈问题。为此，本文提出了一种基于车载智能手机众包数据的磁场地图构建方法，通过多用户数据联合的车辆航位推算(VDR)获取精准的车辆相对轨迹，并结合磁场多属性特征关联与全局轨迹优化，实现多层地下/室内停车场的磁场地图高精度构建。我们使用两个典型地下停车库场景的模拟众包数据验证了提出方法的可行性，众包的磁场地图能够支持米级定位服务。

磁场特征匹配是大众用户出行导航定位场景下的主流技术手段之一，具有无需额外基础设施、长期稳定性强且不受建筑结构遮挡影响等独特优势。现阶段，基于专业设备构建的磁力地图，磁场匹配可实现米级定位精度，且适用于空间结构稳定的封闭场景。然而，大规模的室内停车场导航服务仍面临磁场地图构建成本高、维护效率低的核心瓶颈。为此，本文提出以众包数据替代专业设备的建图方式，利用大众用户车载智能手机无感采集的传感器数据自动构建磁场地图(即完全被动众包方法)，以极低成本实现大规模停车场覆盖。为达成此目标，在已有的基于行人众包数据的磁图构建技术基础上，团队提出了一套包含轨迹恢复、关键帧关联和三维全局轨迹优化的车辆场景磁场地图众包方案，如图1所示，其核心特色在于：

1. 高可靠的车辆航位推算后处理方法：采用图优化算法框架，对传感器误差(包括陀螺仪、加速度计和磁力计)和手机安装参数(包括安装角和杆臂)进行自适应估计，并融合地磁场提供的绝对航向信息和车辆运动约束提供的速度约束信息，实现平滑、准确的相对轨迹估计。

2. 高精度的楼层估计方法：采用迭代全局位姿优化和楼层聚类的思路，并通过磁场空间分布一致性构建车辆轨迹间的空间关系，实现了仅使用众包智能手机数据的高程信息精准估计。

图1 多层地下车库磁场地图众包构建方法流程图

团队在两个典型的地下停车场中(单层面积分别为20,000㎡和14,000㎡)使用主动采集方式模拟众包数据，对所提方法的性能进行了全面评估。图2和图3分别展示了估计的两个场景中众包轨迹的三视图，不同颜色代表不同的车辆轨迹，可知所提方法能够准确地恢复地下停车场场景的三维空间几何结构。图4展示了两个测试场景中使用磁场众包地图的磁场匹配定位结果，其中黑色点表示磁场匹配结果，红色点表示参考位置。表1列出了两个场景中众包轨迹估计误差和对应的磁场匹配定位误差，众包轨迹估计的平面位置误差均值分别为1.40m和0.96m，高程误差均值分别为0.18m和0.23m；磁场匹配定位的平面位置误差分别为1.17m和1.16m。

表1 众包轨迹估计误差和磁场匹配定位误差（单位：米）

图2 场景1众包轨迹的估计结果

图3 场景2众包轨迹的估计结果

图4 基于磁场众包地图的磁场匹配定位结果

综上，团队提出了一种基于车载手机众包数据的多楼层地下/室内停车场磁场地图构建方法，不依赖特定的智能手机安装方式和刻意的传感器标定操作，具备非常好的实用性与普适性。实验结果表明，所提方法能够准确地恢复典型地下停车场场景的三维空间几何结构，且使用磁场众包地图的磁场匹配定位能够实现米级精度，满足大众用户车辆室内导航定位需求。

未来，团队将采用真实手机用户的众包数据对所提方法进行性能评估，并开展进一步算法优化，以应对真实众包数据的复杂性与多样性。

研究成果已被期刊IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems录用。

参考文献

[1] Jian Kuang, Yan Wang, Longyang Ding, Baoding Zhou, Liping Xu, Li Cao, Lanqin He, Yunhui Wen, Xiaoji Niu, "CrowdMagMap 2.0: Crowdsourced Magnetic Mapping for Multi-Floor Underground Parking Lot Navigation," IEEE Transactions On Intelligent Transportation Systems, (2025).