[发明专利]一种基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正方法

说明书

本发明公开了一种基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正方法，该方法能够实现室内定位终端的精确定位及导航，包括以下步骤：1)根据测试环境中磁场畸变情况划分测试区域，再在划分的各区域内设置磁场矫正点；2)在步骤1)中的磁场矫正点处利用终端采集航向角的原始测量值，然后将采集到的航向角原始测量值作为磁场矫正系数；3)利用最小二乘法训练步骤2)得到的各磁场矫正点对应的磁场矫正系数，得训练后的磁场矫正系数；4)用户持终端在行进过程中，实时判断其所处区域，并利用该区域对应的训练后的磁场矫正系数对终端采集得到的航向角原始测量值进行修正，完成基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正。

技术领域

本发明属于传感器及室内定位与导航领域，涉及一种基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正方法。

背景技术

传感器及智能终端技术的日渐成熟使得基于行人航位推算(Pedestrian DeadReckoning，PDR)的室内导航方法得到快速的发展。PDR导航方法的优点在于用户仅使用智能终端即可实现定位，消除了额外硬件部署及客户端-服务器通信模式的限制。PDR导航方法利用终端内置磁力计和加速度计可分别获取用户行进方向即航向角以及行走步数，在假设用户步长一定的情况下，可以通过x_k+1＝x_k+d_k×cosφ_k，y_k+1＝y_k+d_k·sinφ_k来推算用户位置信息；其中，(x_k+1,y_k+1)表示下一时刻行人所处位置，(x_k,y_k)表示当前时刻行人所处位置，d_k为行走步长，φ_k为航向角。

在基于PDR的室内导航方法中，航向角是决定导航轨迹准确与否的关键参数。现有技术中一般直接利用终端内置磁力计或辅以其他传感器如陀螺仪来获取航向角，但这种方式未考虑室内环境磁场畸变对磁力计读数造成的偏差从而导致获取的航向角不准确的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正方法，该方法能够实现室内定位终端的精确定位及导航。

为达到上述目的，本发明所述的基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正方法包括以下步骤：

1)根据测试环境中磁场畸变情况划分测试区域，再在划分的各区域内设置磁场矫正点；

2)在步骤1)中的各磁场矫正点处利用终端采集航向角的原始测量值；

3)利用最小二乘法训练步骤2)得到的各磁场矫正点处采集到的航向角原始测量值，得到各磁场矫正点处对应的磁场矫正系数；

4)用户持终端在行进过程中，实时判断其所处区域，并利用该区域对应的训练后的磁场矫正系数对终端采集得到的航向角原始测量值进行修正，完成基于磁场矫正的行人航位推算航向角修正。

步骤1)中磁场矫正点设置过程为：

在测试区域中设置若干条直线行走路径，用户手持终端沿行走路径行进并连续采集航向角原始测量值，记录不同区域的航向角原始测量值φ与该区域航向角真实值φ₁之间的差异Δφ＝φ-φ₁，并将该差异Δφ作为磁场畸变特征，然后在不相同磁场畸变特征的区域中设置不同磁场矫正点，其中，每个相同磁场畸变特征的区域中设置一个磁场矫正点。

步骤2)中在步骤1)中的磁场矫正点处利用终端采集航向角的原始测量值的具体操作为：

在磁场矫正点处的水平面上等间隔设置N个不同方向，再通过终端分别采集N个方向上的航向角原始测量值，同时记录各方向上航向角的真实值。

步骤3)的具体操作为：