[发明专利]一种基于误差触发标定的声学修正定位方法

权利要求书

1.一种基于误差触发标定的声学修正定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立室内定位模型，采取捷联式惯性导航系统作为主选定位方式，利用智能终端内自带的IMU，获得当前时刻加速度数值和陀螺仪数值；

(2)对加速度数值消除线性趋势后积分，得到瞬时速度，再消除均值和线性趋势后积分，得到单位采样率内的位移值；设定正常步频范围(0.3-0.8s每步)下的IMU更新频率，利用PDR(Pedestrian Dead Reckoning)算法对陀螺仪数值处理估值，结合加速度计和磁力计，得到修正后的转动惯量和三轴转动角。

(3)根据前一点的坐标值，与单位位移值和转动角度之积相加，得到更新的位置坐标；对于垂直加速度，选取正常步频范围内的频率零相位带通滤波，寻峰采样后得到运动静止状态信息和步幅信息；

已知t时刻坐标值L_t(x_t,y_t),d_t为t时刻移动距离，θ_t为t时刻转动角度，L_t+1(x_t+1,y_t+1)更新如下式：

(4)声学传感器一直处于监听状态，一旦测得运动状态下累计误差超过误差上限阈值，激活声学定位系统，根据基站和智能终端间的ToF时间(Time of Flying)计算对应距离，利用TOA/TDOA(Time of Arrival/Time Difference of Arrival)算法求出声学定位坐标。

(5)借助声学定位系统坐标修正IMU累计误差，声学系统待机，累计误差归零，进行下一步坐标解算。

2.根据权利要求1所述的一种基于误差触发标定的声学修正定位方法，其特征在于，所述步骤2中修正后的转动惯量和三轴转动角获取方法如下：

对三轴加速度读数a(a_x,a_y,a_z)去累次线性趋势和积分，如下式：

l(l_x,l_y,l_z)＝∫∫detrend(a)dt

得到三个方向的移动距离；对三轴陀螺仪数值做四元数计算，如下式：

其中，代表上一时刻姿态转换四元数，μ为递进步长，Δf为地球坐标系与转换后的传感器坐标系之间误差，包含加速度计修正。

3.根据权利要求1所述的一种基于误差触发标定的声学修正定位方法，其特征在于，所述步骤2中IMU更新频率为10-50Hz。

4.根据权利要求1所述的一种基于误差触发标定的声学修正定位方法，其特征在于，所述步骤3提供的步幅信息，通过取得用户多次步行的步数与总距离、加速度方差和步频变化率做线性拟合，利用最速梯度下降法获得无关用户性别年龄隐私的步长参数，并滤除抖动时间间隔内的振荡数据；用户的运动类型，包括慢走、慢跑、快走、快跑和上下楼梯这几种类型，所提供的零相位带通滤波需满足识别以上运动类型，并自动校准和自我训练步频阈值。

5.根据权利要求1所述的一种基于误差触发标定的声学修正定位方法，其特征在于，所述步骤4中的声学定位系统使用的声频信号，兼顾防止噪声污染和兼容现有手机，频率范围在18-23kHz之间，选取易于互相关寻峰的chirps信号作为声信号载体。