[发明专利]基于多传感器的隧道位置定位方法

权利要求书

1.基于多传感器的隧道位置定位方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：在隧道中布设包括RFID、激光雷达、惯导三种传感器组成的传感器系统；

步骤2：对系统中各种传感器采集的数据进行融合修正；

步骤3：重复步骤1和2，获得每时刻最终精确的隧道定位位置；

步骤2中，判断是否接收到RFID信号，如果接收到RFID信号，则对当前位置与RFID距离信息进行融合并修正：

如果接收到RFID信号，则将当前的距离与两个RFID之间的距离S_RFID进行比较，设RFID的最大误差为δ_Rfid，如果当前累计的距离减去S_RFID的差值小于δ_Rfid那么这段区间的位置即为当前计算的累计距离的位置；如果差值大于δ_Rfid则表明惯导加雷达测量的位置误差较大，那么当前位置即为RFID的位置，数学表达式如下：

DiffC＝|D_RFID-S_current|

式中DiffC为两个RFID之间的距离与当前计算得到的被测量区间的距离差的绝对值，S_Current为最终计算得到的位置；

步骤2中，数据的融合修正过程为：

设RFID的最大误差为δ_Rfid，激光雷达的最大误差为δ_L，以当前RFID位置作为起点，设起点位置为(x₀，y₀)，小车的速度为v₀，激光雷达采集当前时刻隧道前进方向截面曲线数据；

以时间间隔dt作为每次小车上雷达与惯导数据的修正和融合的时间间隔，当间隔为dt时，激光雷达获取当前t1时刻时的隧道前进方向截面曲线；

计算惯导的前进距离Sg:

式中v₀代表初始速度，a代表惯导测量得到的加速度；

另外，计算雷达前进的距离，利用前后雷达的三维信息进行配准获取雷达测量的前进距离：

Sl＝dist(FeaturePostion1-FeaturePostion0)

其中，FeaturePostion0和FeaturePostion1分别代表t₀时刻和t₁时刻雷达信息中的同一特征点，dist()代表距离测量函数；

再将两者距离进行对比，计算距离差值Diff：

Diff＝|Sg-Sl|

式中Sg代表惯导测量得到的距离，Sl代表雷达测量的距离；

步骤2中：

如果Diff的值小于雷达的最大误差，则表明测量误差在雷达的误差范围内，同时认为惯导的数据更加真实可靠，因短距离时，惯导精度更高，最后将惯导的距离作为当前的距离；

如果Diff的值大于雷达的最大误差，则认为被测量区间惯导误差较大，选取雷达测量距离作为当前距离；数学表达式如下：

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的隧道位置定位方法，其特征在于：

步骤1中：

RFID依据线路设计里程布置在隧道内壁作为长距离定位纠偏及传感器；

惯导安装在小车上用于短距离定位；

激光雷达安装在小车上，激光雷达扫描方向为小车前进方向。

3.根据权利要求2所述的基于多传感器的隧道位置定位方法，其特征在于：

步骤1中：

RFID定位覆盖范围为500m一个，定位误差±1m；

激光雷达扫描范围30m～40m，距离测量误差±25mm；

惯导5m范围内，距离误差±5mm。