[發(fā)明專利]基于毫米波雷達及慣性測量單元的一種行人自主導航方法

有效

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• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111157984B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 閻波;李柯蒙;魏震益;肖卓凌
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/86
• 分類號: G01S13/86;G01S13/88;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發(fā)明公開了一種基于毫米波雷達及慣性測量單元的一種行人自主導航方法，其包括以下步驟：S1、在每只腳上安裝一個慣性測量單元，并在任一只腳上安裝毫米波雷達；S2、獲取用戶的步長信息和每只腳的模糊位置信息；S3、對用戶雙腳的模糊位置信息進行修正與融合，得到融合后的位置信息；S4、將融合后的信息作為用戶的具體位置信息，判斷是否繼續(xù)導航，若是則返回步驟S2，否則結束導航。本方法通過毫米波雷達對雙腳間的位姿信息進行測量，并將其作為融合卡爾曼濾波器的水平管測量，將累計誤差的增長率的數(shù)量級從平方降低到了常數(shù)級，有效的降低了累積誤差為整體定位精度產(chǎn)生的不良影響，對長距離、長時間的定位導航精度有顯著的提高。

技術領域

本發(fā)明涉及導航領域，具體涉及一種基于毫米波雷達及慣性測量單元的一種行人自主導航方法。

背景技術

隨著社會的快速發(fā)展，導航技術無論在軍用還是民用方面都得到了廣泛的應用，在近些年也取得了長足的發(fā)展。在室外定位中，全球導航定位系統(tǒng)有著優(yōu)秀的表現(xiàn)，然而，由于衛(wèi)星信號穿透性較差，在高樓、地下建筑等室內場景中，衛(wèi)星定位系統(tǒng)的表現(xiàn)不盡如人意。慣性導航技術作為一種不易受外界環(huán)境干擾，無需預先部署，無依賴，低成本的導航技術，在無GPS情況下的定位中有著獨特的優(yōu)勢。

慣性導航系統(tǒng)通過對慣性傳感器(加速度計、陀螺儀)測得的加速度和角加速度進行二次積分，在已知起始點上進行累加，從而得到定位及導航軌跡。在這個過程中會不可避免的對噪聲積分并疊加，進而增大了噪聲對定位質量的影響，在長距離、長時間的定位中出現(xiàn)嚴重的軌跡發(fā)散現(xiàn)象，難以符合長時間定位的要求。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于毫米波雷達及慣性測量單元的一種行人自主導航方法解決了現(xiàn)有慣性導航系統(tǒng)會產(chǎn)生累計誤差的問題。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

提供一種基于毫米波雷達及慣性測量單元的一種行人自主導航方法，其包括以下步驟：

S1、在每只腳上安裝一個慣性測量單元，并在任一只腳上安裝毫米波雷達；

S2、通過毫米波雷達獲取行人的步長信息；以當前位置信息為基準，通過慣性測量單元獲取行人每只腳的模糊位置信息；

S3、將步長信息作為多傳感器融合的卡爾曼濾波器的水平觀測量，對行人雙腳的模糊位置信息進行修正與融合，得到融合后的位置信息；

S4、將融合后的信息作為行人的具體位置信息，判斷是否繼續(xù)導航，若是則返回步驟S2，否則結束導航。

進一步地，步驟S2中通過毫米波雷達獲取行人的步長信息的具體方法包括以下子步驟：

S2-1-1、通過毫米波雷達發(fā)射信號并接收反射回來的信號；

S2-1-2、根據(jù)反射回來的信號遍歷每個所檢測到的目標，獲取每個檢測到的目標的速度、距離和回波功率；

S2-1-3、去除速度為0的目標、去除距離大于第一閾值的目標，以及去除回波功率小于第二閾值的目標；

S2-1-4、在保留下來的目標中，根據(jù)公式：

將歸一化的回波功率作為權重，對當前每一個探測到的目標進行加權平均，得到行人的步長信息R；其中為保留下來的第i個目標的距離；為保留下來的第i個目標的回波功率。

進一步地，S2-1-2中獲取每個檢測到的目標的速度和距離的具體方法為：

將反射回來的信號進行混頻后得到中頻信號的頻率Fs，根據(jù)公式：