[发明专利]一种稳健的室内定位航向角度估计方法

权利要求书

1.一种稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取行人运动过程中的IMU数据、磁力计数据；基于所述IMU数据和所述磁力计数据判断行人的行走轨迹是否为直线路径；若为直线路径，则在经典步长模型辅助下，确定行人行走直线路径长度；

步骤2、通过WiFi或蓝牙获得粗定位信息，基于所述粗定位信息和所述行人行走直线路径长度，判断行人当前所处位置对应的场景区域类型，并得到场景信息，所述场景信息包括当前场景对应的所有的待选直线轨迹；

步骤3、将所述磁力计数据与当地磁场模型进行对比，消除磁干扰粗差；基于步骤1获得的行人运动信息，得到行人行走直线时平均磁角度，消除磁航向角度粗差；

步骤4、结合步骤1得到的行人运动信息和步骤2得到的所述场景信息进行建筑物地图角度匹配，得到第一航向角；采用步骤3得到的所述行人行走直线时平均磁角度对所述第一航向角进行校正，得到最终选取的建筑物地图航向角。

2.根据权利要求1所述的稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，所述步骤1中，所述IMU数据包括陀螺仪三轴原始数据和加速度计三轴原始数据，所述陀螺仪三轴原始数据记为ω_x、ω_y、ω_z，所述加速度计三轴原始数据记为a_x、a_y、a_z；所述磁力计数据包括磁力计三轴原始数据，记为m_x、m_y、m_z；

判断行人的行走轨迹是否为直线路径采用如下公式：

|θ_k-θ_k-1|＜γ₂ (2)

若满足公式(1)和(2)，则判定行人的行走轨迹为直线路径；

其中，N为行人在直行探测窗口长度范围内陀螺仪三轴原始数据的采集数目；为在第i时刻当地水平坐标系下垂直方向的陀螺仪测量值，σ为陀螺噪声；θ_k为行人行走第k步对应的航向角，θ_k-1为行人行走第k-1步对应的航向角，航向角通过结合所述磁力计三轴原始数据和所述加速度计三轴原始数据得到；γ₁为第一探测阈值，γ₂为第二探测阈值。

3.根据权利要求2所述的稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，所述步骤1中，所述行人行走直线路径长度采用如下公式获得：

其中，D为行人行走直线路径长度，S为行人直行步数，直行步数通过探测加速度幅值的波峰数目得到；K为经典步长模型中的刻度因子项；a_max和a_min为行人直行过程中在每步探测到的加速度幅值最大值和加速度幅值最小值；a_max和a_min通过所述加速度计三轴原始数据变换得到。

4.根据权利要求1所述的稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，所述步骤2中，结合地图信息和建筑物实景，将室内环境划分为多个场景区域；

根据所述粗定位信息对应的坐标是否在某个场景区域的坐标范围内，并结合所述行人行走直线路径长度与第三探测阈值的大小关系，判断行人当前所处位置对应的场景区域类型。

5.根据权利要求4所述的稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，将室内环境划分为宽区域、办公区域、走廊区域；

判断行人当前所处位置对应的场景区域类型采用如下公式：

其中，P_M表示连续M个粗定位位置，D为行人行走直线路径长度，γ₃为第三探测阈值。

6.根据权利要求1所述的稳健的室内定位航向角度估计方法，其特征在于，所述步骤3中，消除磁干扰粗差采用如下公式：

其中，m_x、m_y和m_z为磁力计的实测值，M0为当地参考磁场幅值，γ₄为第四探测阈值。