[發明專利]一種面向室內行人導航的AHRS/UWB無縫組合導航方法

有效

• 申請號: 201510292083.0
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104864865B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 徐元;張勇;趙欽君;程金;張勤;馬超
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

1.一種面向室內行人導航的AHRS/UWB無縫組合導航方法，其特征是，包括以下步驟：

(1)分別將AHRS與UWB無線發送模塊安裝在行人的鞋上，將UWB無線發送模塊固定在設定位置；

(2)通過AHRS對鞋子的運行狀態進行識別，在鞋子處于靜止狀態時，通過局部數據融合濾波器對AHRS解算的導航信息誤差進行預估和補償，得到當前時刻鞋子的位置、速度和姿態的導航信息的最優估計；

(3)根據UWB信號是否正常，將整個導航算法分為培訓和預估兩個階段；

(4)培訓階段，UWB信號正常，通過對AHRS與UWB兩種模塊之間的距離和距離變化率的測量，完成對行人鞋子位置和速度的預估；

(5)將步驟(4)中采集到的位置和速度信息與步驟(2)中采集到的位置和速度信息做差，所述差值作為主數據融合濾波器的觀測量，通過主數據融合濾波器對當前時刻最優的位置、速度和姿態誤差進行預估，并對AHRS采集到的數據進行誤差補償，最終得到當前時刻最優的導航信息預估；

(6)將AHRS采集到的位置、速度和姿態信息與主數據融合濾波器輸出的最優誤差預估分別作為人工智能算法的培訓輸入和目標輸入，通過人工智能算法對兩者之間的映射關系進行構建；

(7)一旦UWB信號出現失鎖，整個導航算法進入預估階段；在這一階段，將步驟(2)中輸出的當前時刻鞋子的導航信息作為預估輸入傳送到人工智能算法中，利用步驟(6)中構建的映射關系，對UWB采集到的位置和速度信息進行預估；

(8)返回步驟(5)，將對UWB采集到的位置和速度信息的預估值與步驟(2)中采集到的位置和速度信息做差，所述差值作為主數據融合濾波器的觀測量，保證主數據融合濾波器的正常工作，進而保證整個導航系統的無縫導航。

2.如權利要求1所述的一種面向室內行人導航的AHRS/UWB無縫組合導航方法，其特征是，所述步驟(2)中通過AHRS對鞋子的運行狀態進行識別的具體方法為：

根據AHRS的3個加速度傳感器采集到的數據，得到當前時刻鞋子的加速度模值，通過加速度模值的大小判斷鞋子的運動狀態。

3.如權利要求2所述的一種面向室內行人導航的AHRS/UWB無縫組合導航方法，其特征是，通過加速度模值的大小判斷鞋子的運動狀態的具體方法為：

其中，加速度模值：a_x、a_y、a_z分別為在載體坐標系下的x、y和z三個方向的加速度值。