[发明专利]融合PDR/GNSS的室内外无缝定位系统及方法

权利要求书

1.一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位系统，其特征在于，包括：

GNSS模块、PDR模块、联合步长估计模块、联合航向估计模块、位置更新模块；

GNSS模块将GNSS步长估计发送至联合步长估计模块的第一输入端；

GNSS模块将GNSS航向估计发送至联合航向估计模块的第一输入端；

PDR模块将PDR步长估计发送至联合步长估计模块的第二输入端；

PDR模块将PDR步态检测发送至联合步长估计模块的第三输入端；

PDR模块将PDR航向估计发送至联合航向估计模块的第二输入端；

联合步长估计模块将联合步长估计信息发送至位置更新模块的第一输入端；

联合航向估计模块将联合航向估计信息发送至位置更新模块的第二输入端；

位置更新模块，用于根据接收到的联合步长估计信息和联合航向估计信息更进位置信息。

2.根据权利要求1的一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位系统，其特征在于，

PDR模块包括：加速度计、陀螺仪、磁力计、步长估计单元、步态检测单元和航向估计单元；

加速度计将加速度数据发送至步长估计模块，步长估计模块输出PDR步长估计；

加速度计加速度数据发送至步态检测模块，步态检测模块输出PDR步态检测；

陀螺仪和磁力计将检测数据发送至航向估计单元，航向估计单元输出PDR航向估计。

3.根据权利要求1的一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位系统，其特征在于，

GNSS模块包括：GNSS接收机、坐标转换单元和GNSS推算单元；

GNSS接收机将经纬高信息发送至坐标转换单元，坐标转换单元将经纬高信信息转换为东北天坐标，并将东北天坐标发送至GNSS推算单元，GNSS推算单元将东北天坐标转换为GNSS步长估计和GNSS航向估计。

4.根据权利要求1的一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位系统，其特征在于，

还包括地图显示模块，与位置更新模块的输出端连接，用于接收位置更新模块输出的位置结果在地图上显示。

5.一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位方法，其特征在于，行人初始位置由GNSS模块提供，包括以下步骤：

行人初始位置获取步骤：获取GNSS接收机定位信息和卫星信息；

融合数据获取步骤：获取PDR步长估计和PDR航向估计，GNSS步长估计和GNSS航向估计；

联合步长估计步骤：将PDR步长估计和GNSS步长估计通过加权计算进行融合，得到联合步长估计信息；

联合航向估计步骤：将PDR航向估计和GNSS航向估计进行融合，得到联合航向估计信息；

位置更新步骤：根据联合步长估计信息和联合航向估计信息进行行人位置的迭代更新。

6.根据权利要求5的一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位方法，其特征在于，

融合数据获取步骤中PDR步长估计采用以步频和加速度方差为变量的二元线性回归模型，其表达式如下式：

其中，f_S是步频，为加速度方差，α与β是权重因子，γ为常量；

PDR航向估计采用陀螺仪和磁力计的冗余信息得到航向估计。

7.根据权利要求6的一种融合PDR/GNSS的室内外无缝定位方法，其特征在于，

融合数据获取步骤中，还包括将PDR与GNSS输出数据同步，具体内容为：

在GNSS的m和m+1时刻之间，有两个PDR输出，分别是n+1和n+2，对应得到{θ_n+1,SL_n+1}和{θ_n+2,SL_n+2}，定义在GNSS的m时刻得到一个PDR的输出{θ_m,SL_m}，公式如下：

其中，θ_m为m时刻PDR航向估计，SL_m为m时刻PDR步长估计，C为中间量。