[发明专利]一种结合RFID标定的自主行人惯性定位系统

说明书

本发明请求保护一种结合RFID标定的自主行人惯性定位系统，使用惯性测量单元、超高频RFID读卡器、超高频RFID无源标签、CPU及外围电路实现行人自主定位。将超高频惯性测量单元、RFID读卡器、CPU及外围电路集成为一个可以佩戴于行人后腰部的含超高频RFID读卡器的惯性定位装置，将定位系统所需的标定数据写入超高频RFID无源标签，按照结合建筑物结构信息的标签放置策略进行放置，当行人在后腰部携带含超高频RFID读卡器的惯性定位装置经过超高频RFID无源标签时，超高频RFID读卡器能够将超高频RFID无源标签中的标定数据读取，并按照结合RFID标定的PDR算法补偿惯性定位系统的误差。本发明能够在增加少量RFID标签的情况下，有效提高行人惯性定位系统的定位精度，延长系统使用时间。

技术领域

本发明属于惯性定位技术领域，具体涉及一种结合RFID标定的自主行人惯性定位方法。

背景技术

惯性定位技术不依赖外界信号，无需提前布点，能够实现自主定位，在行人定位领域，有广泛的应用前景。但惯性定位技术存在累积误差，无法长时间使用。诸多学者在惯性定位系统误差补偿上作了大量研究，一方面，对惯性定位系统算法进行优化，充分利用惯性传感器件，补偿累积误差。如赵辉等(文献：赵辉,李擎,李超.修正建筑物内三维定位误差的运动感知方法研究[J].计算机应用研究,2017,34(9):2714-2717.)使用加速度计等器件进行行人运动模式识别，针对不同的运动模式匹配不同的步长估算模型，利用运动状态约束等特殊点匹配方法抑制航向的发散，从而提升惯性定位的精度。孙伟等(文献：孙伟,丁伟,闫慧芳.K均值聚类自适应零速检测人员定位技术[J].传感技术学报,2017,30(2):296-301.)采用K均值聚类自适应算法优化零速检测，并结合卡尔曼算法，限制定位误差累积，获取的位置解算误差小于2％。另一方面，将惯性定位系统其他定位方式融合，做到优势互补，如李思民等(文献：李思民,蔡成林,王亚娜,et al.基于地磁指纹和PDR融合的手机室内定位系统[J].传感技术学报,2018(1).)提出了一种基于地磁指纹和PDR融合的手机室内定位系统，使用地磁指纹实时补偿PDR的累积误差，定位误差为2m。吴静然等(文献：吴静然,崔冉,赵志凯,et al.矿井人员融合定位系统[J].工矿自动化,2018(4).)结合现有Wifi网络，基于改进RSSI指纹定位算法和PDR算法的EKF融合定位算法，实现井下人员定位，平均定位误差为1.79m。Fabian等(文献：FabianZhang R,Fehrenbach P,etal.Localization system based on handheld inertial sensors and UWB[C]//IEEEInternational Symposium on Inertial Sensors&Systems.IEEE,2017.)提出的一种融合惯性定位与UWB定位的融合定位系统，能够将定位误差减小到0.97m。

RFID技术射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)是一种利用射频信号，通过空间耦合(交变磁场或电磁场)原理，实现非接触信息传递和目标识别的技术。RFID是构建物联网的关键技术之一(文献：Tiago M.Fernández-Caramés,Fraga-Lamas P,Manuel Suárez-Albela,et al.Reverse Engineering and Security Evaluation ofCommercial Tags for RFID-Based IoT Applications[J].Sensors,2016,17(1):28.)。惯性定位技术因为累积误差等问题，无法长时间使用，但如果结合RFID，在惯性定位系统中嵌入RFID读卡装置，在室内区域放置少量RFID标签，通过读取标签中的数据来对惯性定位系统进行误差补偿，能够有效提高惯性定位技术的定位精度、使用时间等。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种能够有效提高惯性定位技术的定位精度、使用时间的结合RFID标定的自主行人惯性定位系统。本发明的技术方案如下：