[发明专利]一种基于UWB/IMU/气压计的室内行人3D定位方法

摘要

本发明公开了基于UWB/IMU/气压计的室内行人3D定位方法，包括：用气压计判断待定位人员是在某一楼层行走或在楼梯间上下楼；若在某一楼层行走，则用气压计确定其所在的楼层，根据所处的场景环境选择使用IMU单独定位或UWB/IMU紧组合定位，并用地图匹配技术对出现在非定位区域的错误点进行修正；若在楼梯间上下楼，则用IMU进行三维定位，并用气压计辅助测量高程信息。本发明可有效、精确地获取待定位人员所在的楼层、在每一楼层和楼梯间的位置，实现人员的3D定位，并且能够减小定位系统成本、扩大定位范围。

主权项

1.一种基于UWB/IMU/气压计的室内行人3D定位方法，其特征在于：具体包含如下步骤；S1：读取气压计的读数，将数据变化值与设定的阈值进行比较：若数据变化值小于阈值，说明不涉及高程变化，待定位人员在某一楼层运动，则转入步骤S2；若数据变化值大于阈值，说明待定位人员涉及高程变化，在楼梯间上下楼梯，则转入步骤S5；S2：根据气压计示数确定待定位人员所在的楼层；读取UWB信号，比较接收到的UWB信号的个数与满足定位要求的信号个数，若接收到的信号个数少于指定要求，即不满足UWB定位要求，则用IMU单独定位，转入步骤S3；若接收到的信号个数大于等于指定要求，则采用UWB/IMU紧组合的方法进行定位，转入步骤S4；S3：当不满足UWB定位要求时，使用IMU单独定位；利用IMU输出的加速度、角速度等信息，进行惯导解算，得到位置与速度等信息，添加地图约束条件，对出现在不可到达区域的定位点进行修正，输出相对准确的位置信息，跳转至步骤S6；S4：对UWB设备进行标定，获得测距模型；获取UWB标签与基站之间的距离信息；利用已经获得的测距模型对定位过程中获取的距离信息进行预处理，以获得更加准确的距离值，作为EKF的观测数据之一；IMU输出的加速度与角速度等信息首用惯导方法进行解算，获得导航信息，并将速度与位置作为EKF的观测数据之二；利用EKF得到导航信息的误差估计并与惯导解算出的导航信息做差，得到UWB/IMU紧组合的定位结果；与已知的该楼层的地图信息相比较，对定位结果加以地图约束，对出现在不可到达区域的定位结果点进行处理，得到最终的UWB/IMU/地图滤波组合的定位结果，即待定位人员所在的楼层、楼层内的平面定位已实现，跳转至步骤S6；S5：当待定位人员在上下楼梯时，根据气压计示数的变化来判断上楼或下楼：若气压计的示数变小，则为上楼；若气压计示数变大，则为下楼；楼梯间的定位需要提供信息包括三维坐标，IMU输出加速度、角速度，经过惯导方法解算得到载体的三维坐标，用气压计对高程信息进行修正，得到更为准确的楼梯间的三维坐标，跳转至步骤S6；S6：待定位人员某一时刻的定位结果已知，跳转至S1进行下一时刻的定位。