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专利号: 2018115419660
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,在传统行人航迹推算PDR算法的基础上,融合通过RFID系统得到的标定数据,补偿传统PDR算法的累积误差,具体包括步骤:步骤1、根据定位环境中建筑物结构信息和人员行走习惯,确定标定点的位置、种类和写入数据;

步骤2、将标定数据按照航向标定算法、步长估算模型系数K标定算法、位置标定算法、高度标定算法融合到PDR解算过程中,其中,标定点按PDR算法中的关键参数航向、步长、位置、高度分为四类:航向标定点、步长估算系数标定点、位置标定点、高度标定点,分别写入对应的标定数据: hk'、LKcorection。

2.根据权利要求1所述的一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,所述步骤2的航向标定算法包含如下流程:A)通过基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法融合加速度计、磁力计和陀螺仪数据进行姿态解算,获得实时航向 取前两秒航向数据均值得到初始航向B)将航向标定标签写入数据 后,放置于平行于或者正交于行人初始航向 的走廊中;

C)根据几何原理,根据公式(7)得到触发航向标定时的四个标定航向值;

D)当行人通过航向标定标签并检测到航向标定数据时,按照公式(8)和根据基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法实时解算的航向 计算参与PDR算法的航向Φ;

其中,Δ为实时航向与标准航向的允许偏差;

E)使用D)中得到的航向Φ参与PDR位置解算。

3.根据权利要求2所述的一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,所述步骤D)使用基于扩展卡尔曼滤波的四元数姿态解算算法,将载体坐标转换中的四元数Qk作为状态矢量xk,将测量的三轴加速度计值和三轴磁力计值分别进行归一化,得到ak和mk,作为观测量yk,构建卡尔曼滤波方程,如公式(16):式中, 表示状态转移矩阵,ωk表示在k时刻测量得到的矢

量的角速率值,wk为过程噪声矢量,Ts为采样时间间隔,g、h分别表示当地归一化的重力加速度矢量和归一化的磁场强度矢量,vk、uk为测量噪声矢量, 是四元数更新得到的姿态旋转矩阵;

最后,通过更新后的四元数(q0,q1,q2,q3),得到目标航向角

4.根据权利要求1所述的一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,所述步骤2步长估算模型系数K标定算法包含如下步骤:A)假设行人初始位置为点O,沿行人初始行驶方向选取点A,|OA|≥30m,在A点放置RFID标签,在标签中写入的数据为LKcorection,其中,LKcorection为 的距离,即LKcorection=|OA|;

B)行人从点O出发,沿 方向直接途径点A,此过程中,行人不转向,放置于定位装置内部的RFID读卡器读取数据LKcorection,经过A点后,行人可自由运动;

C)按照公式(9)解算标定后的步长估算模型系数K';

其中,K为步长估算系数的默认值,SLi为行人第i步的估算步长,k为行人在 路径上行走的步数;

D)标定后的步长估算模型系数K'替代默认系数K将参与后续所有的步长估算。

5.根据权利要求1所述的一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,所述步骤2的位置标定算法包含如下步骤:A)选定位置标定标签的放置点,以行人出发点为原点,通过实地测量获得位置标定点的绝对位置坐标(xk',yk'),将该坐标写入位置标定标签,将标签放置在该点处;

B)根据PDR的核心解算公式,即公式(10)获得行人当前时刻位置坐标。

其中,Lk, 分别为行人第k步的步长和航向,(xk-1,yk-1)为第k-1步的位置坐标。

C)当行人通过并触发位置标定标签时,读取标签中的标定数据(xk',yk'),PDR算法最终的输出坐标为(xk',yk'),同时该坐标作为(xk-1,yk-1),带入公式(10)参与下一次位置解算。

6.根据权利要求1所述的一种结合建筑物结构信息与RFID标定的改进型PDR方法,其特征在于,所述步骤2的高度标定算法包含如下步骤:A)获取气压计实时气压,根据公式(11)解算实时高度;

其中,P为0.5s内的气压计数据均值;

B)取开机后2秒的高度数据解算处初始高度H0,最终输出的高度值H根据公式(12)解算;

其中,Δ为消除高度突跳的阈值;h为通过公式(11)实时解算的高度;U为消除高度突跳的系数。

C)将高度标定标签写入标准高度数据h'后,放在定位区域内行人大概率会通过的地方,卫生间旁的走廊;

D)触发高度标定后,读取高度标定数据h',输出高度Hk=h',同时该数据重新带入公式(12),参与下一次解算。