[发明专利]一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法及系统，至少包括下列步骤：S1,结合典型建筑结构定义主方向，进行运动类型分类；S2,扩展卡尔曼滤波。本发明采用MEMS惯性测量单元，在传统姿态解算和PDR算法基础上，结合改进的启发式偏移消除算法，增加航向信息的长时间稳定性，提高定位系统的精度。

技术领域

本发明涉及行人导航技术领域，并且更具体地，涉及一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法。

背景技术

近年来，基于位置服务而衍生的各类应用受到了广泛的关注，如何实现高精度室内行人导航成为科研机构的研究热点。MEMS惯性测量单元(IMU)由三轴加速度计、陀螺仪和磁力计组成。一种方法是惯性导航系统，惯性导航系统利用载体自身的角速率和加速度进行实时测量，基于行人航迹推算算法PDR，由行人的步长、步态、航向等信息解算位置坐标，在短期内能有效实现较高精度的定位效果。但随着定位时间增加，在PDR系统中，航向误差是引起定位误差的主要因素之一。另一种方法是通过磁力计解算航向信息，但由于地磁受周边环境影响较大，对航向信息产生较大误差。为解决惯性导航存在的航向解算缺陷，目前对航向修正方法大多引进了多源信息，如GPS、超宽带、超声波、RFID、Zigbee、蓝牙、红外线、WiFi等，需要提前布置定位基础设施，但存在前期准备工作量大、成本费用高、普适性差等缺点，不能普适用于室内行人导航领域。

发明内容

针对于现有技术中传统惯性导航解算的航向误差存在随时间累积的不足，一方面，本发明提供一种实现室内行人导航的航向修正方法，采用MEMS惯性测量单元，在传统姿态解算和PDR算法基础上，结合改进的启发式偏移消除算法，增加航向信息的长时间稳定性，提高定位系统的精度。

一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，至少包括下列步骤：

S1,结合典型建筑结构定义主方向，进行运动类型分类；

S2,扩展卡尔曼滤波。

作为优选，所述S1包括：

S11，结合典型建筑结构定义主方向，本步骤中，基于启发式偏移消除算法为中心，设定8个主方向，主方向间的角度间隔Δ为45°；以及

S12，运动类型分类，本步骤中，根据行人行走的方向，分为三种运动类型：非直线运动、非主方向的直线运动以及沿主方向的直线运动。

作为优选，所述运动类型分类包括

S121,行人航向判定；

S122,陀螺仪角速率判定；

S123,行人位置判定；以及

S124,主方向判定。

作为优选，所述S121中，行人航向判定的方法为：

ψ_k代表当前k时刻陀螺仪解算的航向，ψ_j代表前第j时刻陀螺仪解算的航向，Δψ_k代表当前时刻陀螺仪解算的航向与历史平均值的差值，n代表选取的步数，代表航向差值的阈值；

当航向差值小于阈值时，判定行人沿直线行走，进行下一步判定；反之，由于在连续区间的航向发生较大变化，判定为非直线运动；和/或

S122中，陀螺仪角速率判定的方法为：

观察在直行、转圈、左转弯、右转弯下，可发现行人行走过程中的角速率具有明显的变化；

根据角速率变化规律，进行类型判定。