[发明专利]一种个人携行式多源定位信息辅助修正方法

摘要

一种个人携行式多源定位信息辅助修正方法，利用行人运动的静止步态特征与外部辅助电磁定位信息共同抑制惯性漂移，修正定位误差。该方法包含：(1)获取行人运动时的加速度、角速度和地磁信息并进行捷联惯性三维空间定位信息的计算；(2)获取电磁定位信号并求解空间三维定位信息；(3)依据行人运动检测约束条件进行静止检测；(4)利用零速信息与磁航向信息构建局部卡尔曼滤波器对行人定位信息进行滤波估计，并修正行人的定位信息。(5)构建主滤波器利用电磁定位信息对局部修正后的行人定位信息进行滤波估计，利用最终主滤波器的估计量修正行人定位信息，得到最终定位信息。本发明依据行人运动静止步态特征，利用双滤波器对行人的多源定位信息进行深度融合，提高了导航定位精度。

主权项

1.一种个人携行式多源定位信息辅助修正方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，获取行人运动时的加速度、角速度和地磁信息并进行捷联惯性三维空间定位信息的计算；步骤2，获取电磁定位信号并求解空间三维定位信息；步骤3，依据行人运动检测约束条件进行静止检测；步骤4，利用零速信息与磁航向信息构建局部卡尔曼滤波器对行人定位信息进行滤波估计，并修正行人的定位信息；步骤5，构建主滤波器利用电磁定位信息对局部修正后的行人定位信息进行滤波估计，利用最终主滤波器的估计量修正行人定位信息；其中通过行人身上的测量传感器件的测量信息解算出步骤1中所述的三维空间定位信息；测量传感器件包括加速度计、陀螺仪和地磁传感器；所述步骤2中，利用极大似然估计法进行三维定位信息的计算；电磁定位信号测量装置包含外部辅助定位基站与移动电磁定位终端；其中，采用极大似然估计法进行三维定位信息的计算，在参考坐标系中设待测节点坐标为X(x,y,z)，n个参考节点的坐标分别为A1(a1,b1,c1)、A2(a2,b2,c2)…An(an,bn,cn)，X到A1、A2…An的距离分别为d1、d2…dn，则根据三维空间两点间距离公式可得到方程组：上式中，通过移项化简可得如下非齐次线性方程组：上式可记为：AX＝b其中可解得X坐标为：从而完成电磁定位信息的计算；所述步骤3中，利用如下公式检测静止，检测模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪；式中，λ为标定常数，W为滑窗值，g为重力加速度，ξ为检验阈值，与分别为第k时刻的加速度与角速度值，与分别表示加速度计的方差与陀螺仪的量测噪声；||a||²＝a^Ta，(·)^T表示转置运算；表示样本均值，n表示数据总量；所述步骤4中，将静止时刻的零速误差连同航向误差一起构造量测量，通过局部卡尔曼滤波器，实现行走过程中累积误差的估计与修正；局部卡尔曼滤波器选取的状态量X(k)为：X(k)＝[δψk δvk δpk]T其中δψk为姿态角误差，δvk为速度误差，δpk为位置误差；量测量Z(k)包含静止时刻的导航解算速度值与航向误差：其中，航向误差由磁航向角与捷联解算出的航向角共同求得，Δv_x，Δv_y，Δv_z为速度误差沿导航坐标轴x，y，z的分量；量测阵H为：只有在运动过程中的静止时刻卡尔曼滤波器才做完整的更新，否则只做时间更新；所述步骤5中，构建主滤波器利用电磁定位信息对局部修正后的行人的位置、速度这些定位信息进行卡尔曼滤波估计并修正；主滤波器选取的状态量X(k)为：X(k)＝[δψ δv δp]T其中δψ为姿态角误差，δv为速度误差，δp为位置误差；量测量Z(k)包含局部修正后的定位信息与电磁定位信息的误差：其中，姿态角误差由电磁姿态角与局部修正后姿态角共同求得，Δψ＝ψ电磁‑ψ局部；速度误差由电磁速度信息与局部修正后速度信息共同求得，Δv＝v电磁‑v局部；位置误差由电磁位置信息与局部修正后位置信息共同求得Δp＝p电磁‑p局部；Δvx，Δvy，Δvz与Δpx，Δpy，Δpz分别为速度与位置误差沿导航坐标轴x，y，z的分量；量测阵H为：利用最终主滤波器的估计量修正行人定位信息，得到最终定位信息。