[实用新型]一种通过手机上基于地磁匹配的航向纠偏室内导航系统

说明书

本实用新型公开了一种通过手机上基于地磁匹配的航向纠偏室内导航系统，该系统包括手机内嵌的加速度传感器、陀螺仪传感器和磁力传感器，所述加速度传感器、陀螺仪传感器和磁力传感器是相并联连接，再分别与中央处理器进行连接，还包括粒子滤波器，粒子滤波器设置在中央处理器上，中央处理器分别连接有显示模块、语音模块和存储模块。本实用新型其设计合理，有利于避免室内环境下地磁扭曲带来的长时和无规律航位角估算偏差导致的定位轨迹出现严重偏差现象，达到精准估算航位角的目的，最终有利于得到精确的室内定位和导航，更加方便人们在室内快速而又精确的找到方位和具体地址，更加能够满足人们的使用需求。

技术领域

本实用新型涉及大地测量工程技术、地理信息系统等技术领域，尤其涉及一种通过手机上基于地磁匹配的航向纠偏室内导航系统。

背景技术

室内位置服务信息（Location Based Service，LBS）在人们生产生活中占据了越来越重要的位置，例如，宾馆不仅可以解决住宿吃饭的问题，还可以完成娱乐、交友、工作、会议，甚至旅游。尤其一些重要公共场所，如机场、写字楼、仓库、地下停车场甚至监狱和军

事训练基地等需要更准确的室内定位、导航信息。同时，地理信息系统以及移动通讯的发展，对人员、车辆、事件等移动目标的精确定位也有更加迫切的需求。

随着微电子机械系统（micro-electromechanical systems, MEMS）技术的进步，当今消费电子领域的手机移动设备普遍安装了磁力惯性测量单元（magnetic andinertial measurement unit, MIMU），这使得在手机移动设备上运行基于行人航位推算（pedestrian dead reckoning, PDR）的室内导航系统成为可能。一般来说，航向估计是PDR系统中的难点和关键，对于整个室内导航系统的精度有很大的影响。典型的MIMU（MIUI是小米公司旗下基于Android系统深度优化、定制、开发的第三方手机操作系统，也是小米的第一个产品）包含一个三轴加速度计、一个三轴陀螺仪和一个三轴磁力计，手机移动设备的方向通常用由横滚角、俯仰角和航向角在内的欧拉角来表示，在静态条件下和干净的磁力环境中，横滚角和俯仰角可以由测量得到的重力加速度获得，而航向角则由地磁场测量值计算得到，三个角度的相对变化则可以由陀螺仪积分得到。然而在实际情况中加速度计测量值不仅有重力加速度，也有行人运动带来的加速度，磁力计经常会受到外界磁力的干扰，导致航向角出现偏差，其陀螺仪则受积分漂移的严重影响，会使得计算得到的方向角的误差随时间增大。因此，一般采用类似卡尔曼滤波算法，将三种传感器融合计算出绝对方位角，之后再结算出航向角。但是卡尔曼滤波仅能处理短时的磁力干扰，对于长时的外界磁力干扰无能为力，而在室内环境下，地磁的扭曲通常来自建筑物本身的钢筋及室内软装的一些含铁量较高的材料，这种扭曲通常是永久性的，其次由于室内环境较为复杂，钢筋等材料对地磁矢量的影响是不规律的，无法通过建模来精确量化室内不同位置的地磁扭曲程度。因此，也无法通过改进误差模型的卡尔曼滤波算法来解决这一问题，无法得到精确的室内定位和导航，是值得研究的技术问题，也是现在亟需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种通过手机上基于地磁匹配的航向纠偏室内导航系统，其设计合理，有利于避免室内环境下地磁扭曲带来的长时和无规律航位角估算偏差导致的定位轨迹出现严重偏差现象，达到精准估算航位角的目的，最终有利于得到精确的室内定位和导航，更加方便人们在室内快速而又精确的找到方位和具体地址，更加能够满足人们的使用需求。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种通过手机上基于地磁匹配的航向纠偏室内导航系统，该系统包括手机内嵌的加速度传感器、陀螺仪传感器和磁力传感器，所述加速度传感器、陀螺仪传感器和磁力传感器是相并联连接，再分别与中央处理器进行连接，还包括粒子滤波器，粒子滤波器设置在中央处理器上，中央处理器分别连接有显示模块、语音模块和存储模块。