[發明專利]一種利用PDR和GPS的組合定位方法

在審

• 申請號: 201810367541.6
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN110389368A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 張弢;陳辭;趙然
• 申請（專利權）人: 廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: G01S19/48
• 分類號: G01S19/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種綜合利用步行者航位推算PDR和全球衛星定位系統GPS的組合定位方法，第一步，結合加速度傳感器、重力加速度傳感器和磁場傳感器計算得到用戶的PDR；第二步，利用接收到GPS信號，將經緯度信息轉化為世界坐標系，獲得GPS衛星定位；第三步，PDR和GPS的組合定位，即將PDR定位作為估計值，GPS定位作為觀測值輸入融合濾波器；該方法利用PDR作為GPS定位的補償算法，能在GPS信號不佳的環境下，提高定位精度，在面向低功耗應用時，節省能耗。

技術領域

本發明涉及實時定位領域，尤其是涉及一種綜合利用步行者航位推算（PDR，Pedestrian Dead Reckoning）和全球衛星定位系統（GPS，Global Positioning System）的組合定位方法。

背景技術

隨著科學技術的發展和人們服務需求質量的提高，行人定位問題已經成為當前研究的熱點。目前，較為成熟的行人定位手段主要有全球定位系統定位、無線局域網定位、基于射頻識別的定位和基于慣性傳感器的定位等。

GPS全球定位系統作為傳統的定位解決方案具有極高的普及率，目前幾乎所有的智能手機和部分智能手表都可作為便攜式GPS接收設備使用。GPS信號分為民用的標準定位服務和軍用的精準定位服務，通常民用GPS的定位精度在10米左右，而且在高樓林立的地區會遇到定位嚴重漂移和搜索衛星信號很慢的問題。因此針對GPS定位短板的補償方法引起來人們的關注。

步行者航位推算（PDR，Pedestrian Dead Reckoning）指的是對步行者行走的步數、步長、方向進行測量和統計，推算出步行者行走軌跡，和位置等信息。隨著微型傳感器技術的迅速發展，傳感器的尺寸與精準度也在不斷的優化，慣性傳感器開始普遍應用在消費電子產品中，這為基于慣性傳感器，如加速度計、磁力計、陀螺儀和氣壓計等的定位方法應用提供了基礎。通常PDR會作為其他導航方法的補償算法，應用在其他導航無法支持的地方。慣性導航的準確性會受到一些因素的限制，比如傳感器精度、磁場干擾、設備位置、步伐長度等等；而且，慣性導航不可避免會存在累積誤差，長時間使用將會出現數據發散的問題，需要通過結合其他定位方法消除累積誤差。PDR作為慣性導航技術的一種，亦不可避免上述問題。

利用PDR和GPS進行組合定位，能實現GPS信號不佳的環境下，利用PDR進行輔助，提高定位精度；又或者在面向低功耗應用時，采用混合定位技術節省能耗。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種利用PDR和GPS的組合定位方法，能在GPS信號不佳的環境下利用PDR進行算法補償，從而提高定位的精度；或者在低功耗應用中基于組合定位方法，為實現上述目的，本發明實施例提供一種利用PDR和GPS的組合定位方法，其步驟包括：

第一步，結合加速度傳感器、重力加速度傳感器和磁場傳感器計算得到用戶的步行者航位推算（PDR），具體步驟為：步驟1：對加速度傳感器數據進行低通濾波，通過對加速度數據的周期性判斷，獲得用戶的步伐信息，即計步數；步驟2：結合重力傳感器數據和磁場傳感器數據獲得坐標系轉換矩陣，將設備坐標系轉換為世界坐標系，進而獲得用戶的前進方向；步驟3，結合計步數和前進方向，再設定初始步長，即可推算用戶的慣性導航軌跡。

第二步，利用接收到GPS信號，將經緯度信息轉化為世界坐標系，獲得GPS衛星定位，具體步驟為：步驟1：獲取設備收到的GPS經緯度信號，并將其轉化為世界坐標系定位。

第三步，PDR和GPS的組合定位，具體步驟為：步驟1：PDR定位作為估計值，GPS定位作為觀測值輸入融合濾波器；步驟2：動態調整用戶步長、前進方向偏角等信息反饋到PDR計算中；步驟3：動態調整權重，計算PDR和GPS的加權定位作為最終定位結果。

具體實施方式