[發明專利]一種基于自回溯算法的室內行人導航方法

有效

• 申請號: 201811596821.0
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109855620B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 梁源;徐兵
• 申請（專利權）人: 北京壹氫科技有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;杜國慶

本發明公開了一種基于自回溯算法的室內行人導航方法，被導航的行人佩戴有MEMS傳感器，所述導航方法的步驟包括：根據MEMS陀螺儀和MEMS加速度計進行行人步態推算得到一段時長行人的行走信息，對該時間段內的行走信息進行直線檢測，判定行人在該時間段內的行走路線是否為直線，如果確定行人行走處于直線狀態，根據航向角信息構建偽觀測量，利用正反向自適應卡爾曼濾波算法進行導航誤差檢測與修正補償；輸出行人室內導航定位結果。本發明通過充分發掘行人行走時的步態特征，利用行走約束條件對行人位置與姿態信息進行導航誤差的估計與補償，從而實現了提高基于運動傳感器的室內行人導航方案的定位定姿精度的目的。

技術領域

本發明涉及室內行人導航定位，具體涉及一種基于自回溯算法的室內行人導航方法。

背景技術

位置服務(Location-based Services，LBS)在軍事領域、工業領域和人們的生活領域都有著急切的需求。特別是移動互聯網時代的到來，位置服務在日常生活中扮演了越來越重要的角色，知名的位置服務商有Google地圖、高德地圖等，給人們的出行帶來便利。室內導航技術是目前研究的熱門方向，它有著重要的商業價值，如在購物中心的室內環境為消費者提供商鋪的位置信息，能讓購物更快捷；在大型停車場應用，能幫助停車用戶迅速查找停車位或者反向尋車；還有在為盲人提供室內指引和緊急求助的公共服務方面具有重要的意義。由于建筑物對衛星信號的遮擋，GPS無法實現室內復雜環境下的精確定位。目前，開發低成本且具有較高定位精度的室內定位技術是許多科研機構及商業公司的熱點課題。

行人室內定位導航技術主要分為以下幾類，基于射頻技術的定位方法(包含WIFI，低功耗藍牙(BLE)，紫蜂(Zigbee)，超寬帶(UWB)，全球移動通訊系統(如4G)等)，基于地理特征的定位(包含地磁定位，地圖匹配，氣壓計測高，

超聲波測距等)，基于運動傳感器的定位(利用微機電(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)陀螺、加速度計進行航位推算)等等。其中，基于射頻技術的定位方法和基于地理特征的定位方法是目前已初步進入商業項目的室內定位手段，主要采用無線信號強度與距離的關系以及室內的地理特征作為定位的參考依據，大量采集信號并建立比對數據庫，利用指紋算法等算法估計定位位置。但是該方法需要預先在室內環境布置大量的無線發射裝置以及獲知相應的位標信息，同時，需要相應的采集/繪制地圖工具軟件以及地磁測量設備完成對室內地圖信息、地磁信息的采集。這種方案成本較高，同時操作流程較為復雜。基于運動傳感器的定位方案的優勢在于成本低，可擴展性強，受環境影響極小，缺點在于長時間精度較差。基于運動傳感器的方案長時間精度較差的原因在于受制造工藝的限制，低成本的MEMS傳感器存在精度不高、隨機誤差大等缺點。因此國內外許多研究者研究的側重點在于研究MEMS傳感器的誤差檢測補償技術。

發明內容

本發明提出一種基于自回溯算法的室內行人導航方法，首先利用直線檢測算法，判定行人是否在過去一段時間內行走路線為直線，如果走的是直線，則通過確定該時間段的行人主航向進而構建偽觀測量，利用在線自回溯算法結合正反向自適應Kalman算法進行導航誤差檢測與修正補償，從而提高導航定位精度。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種基于自回溯算法的室內行人導航方法，被導航的行人佩戴有MEMS

傳感器，其中，所述導航方法的步驟包括：

步驟1：根據MEMS陀螺儀和MEMS加速度計進行行人步態推算得到一段時長行人的行走信息，對該時間段內的行走信息進行直線檢測，

步驟2：判定行人在該時間段內的行走路線是否為直線，如果確定行人行走處于直線狀態，則執行步驟3，否則返回步驟1，所述行走信息包括行人位置、航向角和步長；

步驟3：根據航向角信息構建偽觀測量，利用正反向自適應卡爾曼濾波算法進行導航誤差檢測與修正補償；