[发明专利]基于卡尔曼滤波的定位方法、系统、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的定位方法、装置、设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取智能终端的当前时刻航向角与上一时刻航向角，并根据当前时刻航向角与上一时刻航向角的航向角差值，通过预测更新方程预测当前时刻的状态向量并更新误差协方差矩阵；当未接收到定位模块的定位输出时，根据状态向量，获取智能终端的位置；当接收到定位模块的定位输出时，获取定位模块的定位输出作为测量值，通过测量更新方程更新状态向量和误差协方差矩阵；根据更新后的当前时刻状态向量，获取智能终端的位置，本发明利用差分方向卡尔曼滤波器融合差分方向和定位结果，充分利用方向变化趋势，避免由于方向的估计偏差导致的定位性能损失，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于卡尔曼滤波的定位方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

随着手机、平板、智能手表等等具有计算能力的移动终端的快速更新换代及普及，用户对位置信息以及导航服务的需求越来越强烈。常用的室外定位系统为GPS，北斗卫星导航系统等全球卫星定位系统。常见的室内定位解决方案有基于各种无线射频信号定位方案，如蓝牙室内定位、WiFi室内定位、超宽带室内定位技术、ZigBee室内定位和RFID标签室内定位等等，也有基于声波、基于LED灯的室内定位方案，以及以上各自技术的结合方案。

目前，室内外定位技术往往和行人航位推算算法(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)融合，弥补定位系统可能存在的定位盲区或者定位点跳动问题，以获得更精确稳定的定位。PDR算法通加速度传感器、陀螺仪、磁力计检测行人步伐，计算行人的步长和方向，推测出行人运动的轨迹形状，但是手机等消费级智能终端内置的磁力计，加速度计和陀螺仪的精度有限，且室内环境存在诸多丰富的地磁干扰，对用户行进方向的判定存在较大误差，导致行人航位推算轨迹失真，影响定位精度。

发明内容

基于此，本发明提供了一种基于卡尔曼滤波的定位方法、系统、设备及存储介质，其能有效地避免方向的估计偏差导致的定位性能损失，提高定位精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于卡尔曼滤波的定位方法，包括以下步骤：

获取智能终端的当前时刻航向角与上一时刻航向角，并计算所述当前时刻航向角与所述上一时刻航向角的航向角差值；

根据所述航向角差值，通过预测更新方程预测当前时刻的状态向量并更新误差协方差矩阵；

当未接收到定位模块的定位输出时，根据所述状态向量，获取智能终端的位置；

当接收到所述定位模块的定位输出时，获取所述定位模块的定位输出，作为测量值；

根据所述测量值，通过测量更新方程更新所述状态向量和误差协方差矩阵；

根据更新后的当前时刻的状态向量，获取所述智能终端的位置。

优选地，所述方法还包括：

根据接收到的所述定位模块输出的初始定位坐标、预设的初始速度以及预设的初始航向角对差分方向卡尔曼滤波器进行初始化处理。

优选地，所述根据所述航向角差值，通过预测更新方程预测当前时刻的状态向量并更新误差协方差矩阵包括：

通过预设的匀速运动模型，更新差分方向卡尔曼滤波器的状态转移矩阵；

根据所述航向角差值，计算所述差分方向卡尔曼滤波器的激励矩阵以及激励输入值；

通过预设的准静态白噪声模型，更新所述差分方向卡尔曼滤波器的噪声矩阵；

根据所述状态转移矩阵、所述激励矩阵、所述激励输入值以及所述噪声矩阵，通过预测更新方程预测当前时刻的状态向量并更新误差协方差矩阵。

优选地，所述预设的匀速运动模型为：