[发明专利]一种基于双向长短期记忆网络的定位修正方法

说明书

本发明公开了一种基于双向长短期记忆网络的定位修正方法，包括以下步骤：采集原始数据，并对原始数据进行预处理，得到处理数据；构建双向长短期记忆网络，并对其进行训练；将原始数据输入训练完成的双向长短期记忆网络，获取零速判断结果；当零速判断结果为零速时，根据处理数据，利用卡尔曼滤波器对导航坐标系下的速度和位置信息进行修正。本发明能够精准的进行零速判断，实施的复杂度低，具有高的计算效率和拥有良好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于行人导航定位修正领域，具体涉及一种基于双向长短期记忆网络的定位修正方法。

背景技术

近些年来，随着室内定位技术的不断发展，很大程度弥补了类似GPS等利用卫星信号进行定位而卫星信号穿透力较差导致室内定位不精确的问题。现有的室内定位技术大部分都利用已有的信号源进行高精度定位，如Wi-Fi信号定位技术，UWB定位技术等。但是现有技术存在以下问题：但是，由于利用惯性元器件进行定位过程中需要使用二次积分，导致系统在长距离、长时间的定位过程中出现目标轨迹发散的现象，难以维持较高的精度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于双向长短期记忆网络的定位修正方法解决了现有技术存在的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于双向长短期记忆网络的定位修正方法，包括以下步骤：

S1、采集行人运动的原始数据，并对原始数据进行预处理，得到处理数据；

S2、构建双向长短期记忆网络，并对其进行训练；

S3、将原始数据输入训练完成的双向长短期记忆网络，获取零速判断结果；

S4、当零速判断结果为零速时，根据处理数据，利用卡尔曼滤波器对导航坐标系下的速度和位置信息进行修正。

进一步地，所述步骤S1包括以下分步骤：

S1.1、将惯性测量单元佩戴在使用者脚部，进行原始数据采集；

S1.2、根据原始数据中载体坐标系下的角速度，获取方向余弦矩阵；

S1.3、将原始数据中载体坐标系下的加速度经过固定窗口长度和步长的滑动窗口进行处理；

S1.4、将处理过后的加速度经过一次积分，得到在导航坐标系中的速度；

S1.5、将处理过后的加速度经过二次积分，得到在导航坐标系中的位置；

S1.6、将方向余弦矩阵、导航坐标系中的速度和导航坐标系中的位置作为处理数据。

进一步地，所述步骤S1.3中滑动窗口的步长为1，其窗口长度为256。

进一步地，所述双向长短期记忆网络包括依次串联的输入层、第一双向长短期记忆层、第二双向长短期记忆层、第一全连接层、第二全连接层和输出层。

进一步地，所述第一双向长短期记忆层的单元数为128，其输出为每一个方向的每一个时间步拼接在一起的结果；所述第二双向长短期记忆层的单元数为64，其输出为每一个方向的最后一个时间步拼接到一起的结果；所述的第一全连接层设置有32个神经元；所述第二全连接层设置有1个神经元，其输出为零速判断结果。

进一步地，所述步骤S2中对双向长短期记忆网络进行训练的具体方法为：

A1、根据原始数据中的加速度和角速度，采用人工标记的方式将零速时刻打上标签，得到标签数据；

A2、将原始数据和标签数据输入双向长短期记忆网络，将均方根误差作为损失值，并以损失值最小为目标对双向长短期记忆网络进行训练；