[發(fā)明專利]一種結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)信息與RFID標(biāo)定的改進(jìn)型PDR方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811541966.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN109682372B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宇;李俊林;路永樂;張旭;司學(xué)遷;邸克;付樂樂;蔣博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/16
• 分類號(hào): G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 重慶市恒信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

1.一種結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)信息與RFID標(biāo)定的改進(jìn)型PDR方法，其特征在于，在傳統(tǒng)行人航跡推算PDR算法的基礎(chǔ)上，融合通過RFID系統(tǒng)得到的標(biāo)定數(shù)據(jù)，補(bǔ)償傳統(tǒng)PDR算法的累積誤差，具體包括步驟：

步驟1、根據(jù)定位環(huán)境中建筑物結(jié)構(gòu)信息和人員行走習(xí)慣，確定標(biāo)定點(diǎn)的位置、種類和寫入數(shù)據(jù)；

步驟2、將標(biāo)定數(shù)據(jù)按照航向標(biāo)定算法、步長估算模型系數(shù)K標(biāo)定算法、位置標(biāo)定算法、高度標(biāo)定算法融合到PDR解算過程中，其中，標(biāo)定點(diǎn)按PDR算法中的關(guān)鍵參數(shù)航向、步長、位置、高度分為四類：航向標(biāo)定點(diǎn)、步長估算系數(shù)標(biāo)定點(diǎn)、位置標(biāo)定點(diǎn)、高度標(biāo)定點(diǎn)，分別寫入對(duì)應(yīng)的標(biāo)定數(shù)據(jù)：(x_k',y_k')、h_k'、L_Kcorection；

所述步驟2的航向標(biāo)定算法包含如下流程：

A)通過基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的四元數(shù)姿態(tài)解算算法融合加速度計(jì)、磁力計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算，獲得實(shí)時(shí)航向取前兩秒航向數(shù)據(jù)均值得到初始航向

B)將航向標(biāo)定標(biāo)簽寫入數(shù)據(jù)后，放置于平行于或者正交于行人初始航向的走廊中；

C)根據(jù)幾何原理，根據(jù)公式(1)得到觸發(fā)航向標(biāo)定時(shí)的四個(gè)標(biāo)定航向值；

D)當(dāng)行人通過航向標(biāo)定標(biāo)簽并檢測到航向標(biāo)定數(shù)據(jù)時(shí)，按照公式(2)和根據(jù)基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的四元數(shù)姿態(tài)解算算法實(shí)時(shí)解算的航向計(jì)算參與PDR算法的航向Φ；

其中，Δ為實(shí)時(shí)航向與標(biāo)準(zhǔn)航向的允許偏差；

E)使用D)中得到的航向Φ參與PDR位置解算；

所述D)使用基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的四元數(shù)姿態(tài)解算算法，將載體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的四元數(shù)Q_k作為狀態(tài)矢量x_k，將測量的三軸加速度計(jì)值和三軸磁力計(jì)值分別進(jìn)行歸一化，得到a_k和m_k，作為觀測量y_k，構(gòu)建卡爾曼濾波方程，如公式(3)：

式中，表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，ω_k表示在k時(shí)刻測量得到的矢量的角速率值，w_k為過程噪聲矢量，T_s為采樣時(shí)間間隔，g、h分別表示當(dāng)?shù)貧w一化的重力加速度矢量和歸一化的磁場強(qiáng)度矢量，v_k、u_k為測量噪聲矢量，是四元數(shù)更新得到的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣；

最后，通過更新后的四元數(shù)(q₀,q₁,q₂,q₃)，得到目標(biāo)航向角

所述步驟2步長估算模型系數(shù)K標(biāo)定算法包含如下步驟：

A)假設(shè)行人初始位置為點(diǎn)O，沿行人初始行駛方向選取點(diǎn)A，|OA|≥30m，在A點(diǎn)放置RFID標(biāo)簽，在標(biāo)簽中寫入的數(shù)據(jù)為L_Kcorection，其中，L_Kcorection為的距離，即L_Kcorection＝|OA|；

B)行人從點(diǎn)O出發(fā)，沿方向直接途徑點(diǎn)A，此過程中，行人不轉(zhuǎn)向，放置于定位裝置內(nèi)部的RFID讀卡器讀取數(shù)據(jù)L_Kcorection，經(jīng)過A點(diǎn)后，行人可自由運(yùn)動(dòng)；

C)按照公式(5)解算標(biāo)定后的步長估算模型系數(shù)K'；

其中，K為步長估算系數(shù)的默認(rèn)值，SL_i為行人第i步的估算步長，k為行人在路徑上行走的步數(shù)；

D)標(biāo)定后的步長估算模型系數(shù)K'替代默認(rèn)系數(shù)K將參與后續(xù)所有的步長估算。