[发明专利]北斗与自主传感器定位装置及其定位方法

权利要求书

1.北斗与自主传感器定位装置，其特征在于包括安装于人体左腿上的自主传感单元Ⅰ（1）、安装于人体左脚鞋内的自主传感单元Ⅱ（2）、安装于人体右腿上的自主传感单元Ⅲ（3）、安装于人体右脚鞋内的自主传感单元Ⅳ（4），上述四个自主传感单元的结构相同且均通过体域网（5）与中继器（6）通讯连接，中继器（6）通过通信网（7）与后台（8）通讯连接。

2.按照权利要求1所述的北斗与自主传感器定位装置，其特征在于所述中继器（6）包括内部设有定位补偿参数模块（14）、北斗定位模块（13）、定位处理模块（12）的微处理器Ⅰ（9），微处理器Ⅰ（9）上设有体域网接口（17）、外网接口（15）、北斗接收接口（16），微处理器（9）还连接有电源模块（10）、晶振模块（11）。

3.按照权利要求1所述的北斗与自主传感器定位装置，其特征在于所述自主传感单元包括内部设有传感参数模块（25）的微处理器Ⅱ（18），微处理器Ⅱ（18）上设有体域网接口（19），微处理器Ⅱ（18）还连接有电磁罗盘传感器（24）、三轴陀螺仪传感器（23）、加速传感器（22）、压力薄膜传感器（21）、超宽带传感器（20）。

4.北斗与自主传感器定位装置的定位方法，其特征在于包括以下步骤；

1）、通过自主传感器单元Ⅰ（1）、自主传感器单元Ⅱ（2）、自主传感单元Ⅲ（3）、自主传感单元Ⅳ（4）采集定位信息，然后通过体域网（5）发送给中继器（6）并通过通讯网（7）传送至后台（8），后台（8）通过通讯网（7）积累中继器（6）传递来的自主定位信息和北斗定位信息，对自主定位误差进行拟合得到误差补偿量；

2）、当北斗信号有效时，由中继器（6）采用北斗信号进行定位；当北斗信号无效时，由中继器（6）采集自主传感器单元Ⅰ（1）、主传感器单元Ⅱ（2）、自主传感单元Ⅲ（3）、自主传感单元Ⅳ（4）的信息以及后台（8）传递来的定位误差补偿参数进行定位，后台（8）拟合出自主传感器单元Ⅰ（1）、自主传感器单元Ⅱ（2）、自主传感单元Ⅲ（3）、自主传感单元Ⅳ（4）的定位误差与补偿的关系。

5.按照权利要求4所述的北斗与自主传感器定位装置的定位方法，其特征在于所述中继器（6）包括内部设有定位补偿参数模块（14）、北斗定位模块（13）、定位处理模块（12）的微处理器Ⅰ(9)，微处理器Ⅰ（9）上设有体域网接口（17）、外网接口（15）、北斗接收接口（16）；所述微处理器（9）还连接有电源模块（10）、晶振模块（11）；所述自主传感单元包括内部设有传感参数模块（25）的微处理器Ⅱ（18），微处理器Ⅱ（18）上设有体域网接口（19），微处理器Ⅱ（18）还连接有电磁罗盘传感器（24）、三轴陀螺仪传感器（23）、加速传感器（22）、压力薄膜传感器（21）、超宽带传感器（20）。

6.按照权利要求5所述的北斗与自主传感器定位装置的定位方法，其特征在于

所述中继器（6）的具体工作流程为：

中继器（6）中的体域网接口（17）接收自主传感器单元Ⅰ（1）、自主传感器单元Ⅱ（2）、自主传感单元Ⅲ（3）、自主传感单元Ⅳ（4）传递来的数据，高速微处理器Ⅰ（9）中的定位处理模块（12）依据体域网接口（17）传递来的数据以及后台（8）的定位误差补偿参数进行自主定位解算，北斗接收模块（16）接受北斗信号，北斗定位模块（13）依据北斗接收模块（16）传递来的北斗信息进行位置解算，定位补偿参数模块（14）通过外网接口（15）获取自主定位误差补偿参数；

自主传感器单元定位的计算方法为：

其中：k是步数，E_k、N_k分别是正东和正北方向的坐标， 是步长，是行进方向角。

7.按照权利要求5所述的北斗与自主传感器定位装置的定位方法，其特征在于

所述自主传感器单元Ⅰ（1）的具体工作流程为：

自主传感器单元Ⅰ（1）中的电子罗盘传感器（24）用来测量方向角，三轴陀螺仪传感器（23）用来测量方向角以修正电磁罗盘传感器（24）因干扰而产生的误差，方法为：

1）、若电磁罗盘传感器（24）测量值相对三轴陀螺仪传感器（23）测量无突变，无需校准；

2）、若电磁罗盘传感器（24）测量值相对三轴陀螺仪传感器（23）测量突变，则用三轴陀螺仪传感器（23）修正电子罗盘测量值，修正公式为：

BS=BC+BT

其中：BS是实际方向角，BC是测量方向角，BT是突变量；

加速度传感器（22）用来测量加速度信息，通过积分得到步长，计算公式为：

其中：是步长，i₀、i₁是积分的起止时刻，是在i时刻测量的加速度值；

压力薄膜传感器21用来判断人体是否迈步，给出加速度计积分的起始结束时间；

1）、若F>D，则停止加速度积分，积分时间清零；

2）、若F<D，则开始加速度积分，积分时间从零开始计时。

其中，F是测量的压力值，D是阈值；

超宽带传感器20用来测量人体两脚的相对位置，从而得到行进方向，具体为：

1）、把超宽带天线坐标系转换到地理坐标系Ｇ，公式为：

实际中，可通过天线安装，调整R_GS=1，简化计算；

2）、超宽带的方向值为行进方向。