[發(fā)明專利]一種基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810380937.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN108917760B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖學(xué)文;田馨元;李喬;王夢(mèng)迪;齊以星;高貞貞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)定位終端的精確定位及導(dǎo)航，包括以下步驟：1)根據(jù)測(cè)試環(huán)境中磁場(chǎng)畸變情況劃分測(cè)試區(qū)域，再在劃分的各區(qū)域內(nèi)設(shè)置磁場(chǎng)矯正點(diǎn)；2)在步驟1)中的磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處利用終端采集航向角的原始測(cè)量值，然后將采集到的航向角原始測(cè)量值作為磁場(chǎng)矯正系數(shù)；3)利用最小二乘法訓(xùn)練步驟2)得到的各磁場(chǎng)矯正點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)矯正系數(shù)，得訓(xùn)練后的磁場(chǎng)矯正系數(shù)；4)用戶持終端在行進(jìn)過程中，實(shí)時(shí)判斷其所處區(qū)域，并利用該區(qū)域?qū)?yīng)的訓(xùn)練后的磁場(chǎng)矯正系數(shù)對(duì)終端采集得到的航向角原始測(cè)量值進(jìn)行修正，完成基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳感器及室內(nèi)定位與導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及一種基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正方法。

背景技術(shù)

傳感器及智能終端技術(shù)的日漸成熟使得基于行人航位推算(Pedestrian DeadReckoning，PDR)的室內(nèi)導(dǎo)航方法得到快速的發(fā)展。PDR導(dǎo)航方法的優(yōu)點(diǎn)在于用戶僅使用智能終端即可實(shí)現(xiàn)定位，消除了額外硬件部署及客戶端-服務(wù)器通信模式的限制。PDR導(dǎo)航方法利用終端內(nèi)置磁力計(jì)和加速度計(jì)可分別獲取用戶行進(jìn)方向即航向角以及行走步數(shù)，在假設(shè)用戶步長(zhǎng)一定的情況下，可以通過x_k+1＝x_k+d_k×cosφ_k，y_k+1＝y(tǒng)_k+d_k·sinφ_k來推算用戶位置信息；其中，(x_k+1,y_k+1)表示下一時(shí)刻行人所處位置，(x_k,y_k)表示當(dāng)前時(shí)刻行人所處位置，d_k為行走步長(zhǎng)，φ_k為航向角。

在基于PDR的室內(nèi)導(dǎo)航方法中，航向角是決定導(dǎo)航軌跡準(zhǔn)確與否的關(guān)鍵參數(shù)。現(xiàn)有技術(shù)中一般直接利用終端內(nèi)置磁力計(jì)或輔以其他傳感器如陀螺儀來獲取航向角，但這種方式未考慮室內(nèi)環(huán)境磁場(chǎng)畸變對(duì)磁力計(jì)讀數(shù)造成的偏差從而導(dǎo)致獲取的航向角不準(zhǔn)確的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)定位終端的精確定位及導(dǎo)航。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正方法包括以下步驟：

1)根據(jù)測(cè)試環(huán)境中磁場(chǎng)畸變情況劃分測(cè)試區(qū)域，再在劃分的各區(qū)域內(nèi)設(shè)置磁場(chǎng)矯正點(diǎn)；

2)在步驟1)中的各磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處利用終端采集航向角的原始測(cè)量值；

3)利用最小二乘法訓(xùn)練步驟2)得到的各磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處采集到的航向角原始測(cè)量值，得到各磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)矯正系數(shù)；

4)用戶持終端在行進(jìn)過程中，實(shí)時(shí)判斷其所處區(qū)域，并利用該區(qū)域?qū)?yīng)的訓(xùn)練后的磁場(chǎng)矯正系數(shù)對(duì)終端采集得到的航向角原始測(cè)量值進(jìn)行修正，完成基于磁場(chǎng)矯正的行人航位推算航向角修正。

步驟1)中磁場(chǎng)矯正點(diǎn)設(shè)置過程為：

在測(cè)試區(qū)域中設(shè)置若干條直線行走路徑，用戶手持終端沿行走路徑行進(jìn)并連續(xù)采集航向角原始測(cè)量值，記錄不同區(qū)域的航向角原始測(cè)量值φ與該區(qū)域航向角真實(shí)值φ₁之間的差異Δφ＝φ-φ₁，并將該差異Δφ作為磁場(chǎng)畸變特征，然后在不相同磁場(chǎng)畸變特征的區(qū)域中設(shè)置不同磁場(chǎng)矯正點(diǎn)，其中，每個(gè)相同磁場(chǎng)畸變特征的區(qū)域中設(shè)置一個(gè)磁場(chǎng)矯正點(diǎn)。

步驟2)中在步驟1)中的磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處利用終端采集航向角的原始測(cè)量值的具體操作為：

在磁場(chǎng)矯正點(diǎn)處的水平面上等間隔設(shè)置N個(gè)不同方向，再通過終端分別采集N個(gè)方向上的航向角原始測(cè)量值，同時(shí)記錄各方向上航向角的真實(shí)值。

步驟3)的具體操作為：