[发明专利]一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法

权利要求书

1.一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法，其特征在于，在传统行人航迹推算PDR算法的基础上，融合通过RFID系统得到的标定数据，补偿传统PDR算法的累积误差，具体包括步骤：

步骤1、根据定位环境中建筑物结构信息和人员行走习惯，确定标定点的位置、种类和写入数据；

步骤2、将标定数据按照航向标定算法、步长估算模型系数K标定算法、位置标定算法、高度标定算法融合到PDR解算过程中，其中，标定点按PDR算法中的关键参数航向、步长、位置、高度分为四类：航向标定点、步长估算系数标定点、位置标定点、高度标定点，分别写入对应的标定数据：(x_k',y_k')、h_k'、L_Kcorection；

所述步骤2的航向标定算法包含如下流程：

A)通过基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法融合加速度计、磁力计和陀螺仪数据进行姿态解算，获得实时航向取前两秒航向数据均值得到初始航向

B)将航向标定标签写入数据后，放置于平行于或者正交于行人初始航向的走廊中；

C)根据几何原理，根据公式(1)得到触发航向标定时的四个标定航向值；

D)当行人通过航向标定标签并检测到航向标定数据时，按照公式(2)和根据基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法实时解算的航向计算参与PDR算法的航向Φ；

其中，Δ为实时航向与标准航向的允许偏差；

E)使用D)中得到的航向Φ参与PDR位置解算；

所述D)使用基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法，将载体坐标转换中的四元数Q_k作为状态矢量x_k，将测量的三轴加速度计值和三轴磁力计值分别进行归一化，得到a_k和m_k，作为观测量y_k，构建卡尔曼滤波方程，如公式(3)：

式中，表示状态转移矩阵，ω_k表示在k时刻测量得到的矢量的角速率值，w_k为过程噪声矢量，T_s为采样时间间隔，g、h分别表示当地归一化的重力加速度矢量和归一化的磁场强度矢量，v_k、u_k为测量噪声矢量，是四元数更新得到的姿态旋转矩阵；

最后，通过更新后的四元数(q₀,q₁,q₂,q₃)，得到目标航向角

所述步骤2步长估算模型系数K标定算法包含如下步骤：

A)假设行人初始位置为点O，沿行人初始行驶方向选取点A，|OA|≥30m，在A点放置RFID标签，在标签中写入的数据为L_Kcorection，其中，L_Kcorection为的距离，即L_Kcorection＝|OA|；

B)行人从点O出发，沿方向直接途径点A，此过程中，行人不转向，放置于定位装置内部的RFID读卡器读取数据L_Kcorection，经过A点后，行人可自由运动；

C)按照公式(5)解算标定后的步长估算模型系数K'；

其中，K为步长估算系数的默认值，SL_i为行人第i步的估算步长，k为行人在路径上行走的步数；

D)标定后的步长估算模型系数K'替代默认系数K将参与后续所有的步长估算。