[发明专利]一种基于MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法

权利要求书

1.一种基于MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法，其特征在于，步骤如下：

(1)基于陀螺仪数据的行人实时位移算法

1)首先对陀螺仪采集的行人运动的初始数据滤波处理；

2)其次，对滤波处理后的数据一方面进行惯性导航解算，一方面进行“三条件判断法”的零速度检测；

3)当检测到行人运动的“零速度”时，触发零速修正的卡尔曼滤波模块；

4)经过零速度修正的卡尔曼滤波模块的算法，求解出其它状态向量的误差信息，并以步数为单位划分，取出单步数据段的状态误差估计信息；

5)将4)步得出的状态误差估计信息反馈到位移解算单元对导航参数信息进行校正，最后输出相对精确的行人位置信息；

对于陀螺仪和电子罗盘融合计算航向的方法，根据运动航向是否处于较大改变状态来选择使用陀螺仪积分航向还是选择使用电子罗盘的航向，如果陀螺仪测量数据有较大偏差则采用电子罗盘，采用粒子滤波方法以提高电子罗盘的精度；否则采用陀螺仪；

基于智能手机气压计数据的行人实时水平高度。

2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法，其特征在于，三条件判断法所包含的公式为

其中

是合加速度的方差，其阈值th_σmax的大小设为3；是合角速度的幅值，其阈值的大小设为4；是合加速度的幅值，其阈值th_amin和th_amax分别设为7和11；

将单个条件结果进行“与”运算，求出脚着地，即“零速度”的时刻：

c＝c₁*c₂*c₃

其中，上式中的c、c₁、c₂和c₃表示逻辑值0或1，上式的c是逻辑“与”运算的结果；当c取值为1时，说明此刻是“零速度”时刻；当取值为0时，说明是行人运动的“非零”速度时刻。

3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法，其特征在于，

基于MPU6050陀螺仪数据和手机电子罗盘数据的行人航向角算法，具体包括以下内容：

当MPU6050陀螺仪测得在相邻两个数据采样点之间的方向变化大于设定20度时，弃用此时的测量数据，改用手持手机中的航向数据，并进一步通过粒子滤波将手机测得的数据进行优化；当MPU6050惯性器件测得在相邻两个数据采样点之间的方向变化小于设定阈值20度时，采用MPU6050惯性器件的测量数据作为此时的行人方向。

4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS惯性器件与安卓智能手机融合的室内定位方法，其特征在于，粒子滤波方法如下：

在应用中由于在k步的单步周期内，即两个零速度修正之间的时间之间磁力计会采集n个行人的航向数据，把这些数据称为一个粒子群，记为z_1:n＝{z_i,i＝1,…,n}，设置一个粒子变化幅度的阈值ψ_max，ψ_max取15度，当粒子群中的粒子差值大于这个阈值时，其中的粒子被称为无效粒子，最后在求行人航向时删除；粒子的权值按下式赋值：

其中，n′为有效粒子的个数；

得第k步的单步行人运动航向角如下式：