[发明专利]一种基于建筑物规则结构信息的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于惯性设备的室内定位和导航技术,特别是一种基于建筑物规则结构信息的抑制航向漂移方法。

背景技术

卫星导航信号在室内或者城市环境下由于遮蔽和多径现象，存在很大的定位误差，难以在这样的环境下进行较为准确的定位和导航。基于MEMS(微机电系统)的IMU(惯性测量单元)可测量目标运动数据(包括加速度与角速度)，经过惯性传感器定位算法解算后得到人员的定位结果。本发明称所有基于惯性传感器定位解算方法得到的定位结果为初级定位结果，由于器件的漂移特性，通常这类方法解算后的定位误差随时间或距离增大，特别是长时间持续定位时航向误差严重增大。

为了抑制初级定位结果的传感器误差，一般有两种途径：一种是提高传感器的精度，但传感器精度的提高会使得设备的体积、重量和成本大大增加，在很多场合不能适用；另一种是利用先验知识进行校准，从而在特定环境下通过算法对传感器误差进行抑制。传统的利用建筑物结构校正的方法包括HDE(启发式的方向校正)方法，但该方法在校正过程中方向仅离散为建筑物结构的四个方向，在弧形等不规则路径情况下或建筑物结构局部为非矩形情况下，可导致错误的方向判断，使航向错误且定位失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种基于建筑物规则结构信息的室内定位方法，利用建筑物内部的规则结构对定位结果进行校正，抑制航向的漂移，从而提高室内定位的精确度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于建筑物规则结构信息的室内定位方法，包括以下步骤：

1)确定导航坐标系，确定室内运动目标的初始位置与初始朝向；

2)根据建筑结构的朝向，确定矩形四个边在导航坐标系下的初始角度ψ₁、ψ₃、ψ₅与ψ₇，将所述初始角度两两进行线性插值，得到四个辅助方向的角度ψ₂、ψ₄、ψ₆与ψ₈；

3)利用惯性传感器定位方法解算测量得到的运动目标的运动数据，并根据运动数据解算得到计算目标位移和角度的变化量，所述变化量逐次累加得到目标的相对方位，相对方位与初始方位相加得到初级定位结果，在所述导航坐标系下表示为，下坐标k表示第k步；

4)在初级定位结果中，通过当前位置{x_k,y_k}与前一位置{x_k-1,y_k-1}得到目标当前位置步长l_k与转向角△θ_k：

Δθ_k＝θ_k-θ_k-1

其中，△x_k＝x_k-x_k-1；△y_k＝y_k-y_k-1；

5)将当前位置步长l_k与转向角△θ_k分别加上高斯噪声，得到当前位置步长与转向角的噪声粒子l_noise^[1:N]与△θ_noise^[1:N]；其中，N为粒子数目；

6)利用当前位置步长与转向角的噪声粒子l_noise^[1:N]与△θ_noise^[1:N]和前一位置的粒子集{x_k-1^[1:N],y_k-1^[1:N],l_k-1^[1:N],θ_k-1^[1:N]}，得到新的粒子集{x_k^[1:N],y_k^[1:N],l_k^[1:N],θ_k^[1:N]}：

l_k^[i]＝l_k+l_noise^[i]