一种基于IMU的室内定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于IMU的室内定位方法，其技术特点是：步骤S1、根据采集的人体运动加速度数据，使用有限状态机对有效步态进行分割并完成计步和步长估计；步骤S2、根据有效步态的角速度(陀螺仪)、加速度(加速度传感器)以及磁场强度(磁场传感器)数据，使用互补滤波模型计算当前步态的运动方向；步骤S3、根据步长、运动方向估计结果以及地图信息进行粒子滤波，并根据有效存活粒子的属性调整步长模型和互补滤波模型的参数。本发明专利技术使用有限状态机可以有效去除无效步态信息，减少数据的计算量；使用互补滤波模型有效融合多种传感器信息，提供更为准确的方向测量结果；使用粒子滤波方法动态调整步态模型和互补滤波模型的参数，从而降低步长估计误差和方向测量误差；综合考虑来讲，本发明专利技术能够有效抑制航位推算过程中误差累计现象，提高室内定位的精度。

【技术实现步骤摘要】
201610158290

【技术保护点】
一种基于IMU的室内航位推算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、步态分割与步长估计：根据采集的人体运动加速度数据，使用有限状态机对有效步态进行分割并完成计步和步长估计；步骤S2、根据有效步态的角速度(陀螺仪)、加速度(加速度传感器)以及磁场强度(磁场传感器)数据，使用互补滤波模型计算当前步态的运动方向；步骤S3、根据步长、运动方向估计结果以及地图信息进行粒子滤波，并根据有效存活粒子的属性调整步长模型和互补滤波模型的参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于IMU的室内航位推算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1、步态分割与步长估计：根据采集的人体运动加速度数据，使用有限状态机对有效步态进行分割并完成计步和步长估计；步骤S2、根据有效步态的角速度(陀螺仪)、加速度(加速度传感器)以及磁场强度(磁场传感器)数据，使用互补滤波模型计算当前步态的运动方向；步骤S3、根据步长、运动方向估计结果以及地图信息进行粒子滤波，并根据有效存活粒子的属性调整步长模型和互补滤波模型的参数。2.如权利要求1所述的一种基于IMU的室内航位推算方法，其特征在于，在步骤S1中，所述步态分割与步长估计方法包括以下步骤：步骤S1.1、数据预处理：根据公式(1)和三轴加速度数据计算总加速度幅值，并使用滑窗均值法进行滤波；a=ax2+ay2+az2---(1)]]>步骤S1.2、运动状态判断：根据有限状态机中的设置的阈值对当前运动状态进行判定，并在目标处于运动状态时对有效传感器数据进行分割。在有限状态机中，各状态的含义分别为：S0：表示静止状态；S1：表示预备运动状态，即目标可能处于运动状态；S2、S3：进入峰值状态和离开峰值状态；S4、S6：进入谷值状态和离开谷值状态；S7：步态结束状态；S5：用于噪声容忍。只有当加速度数据输入使得状态机到达状态S7时，才认为发生了有效的步态行为，并将状态S1～S7之间的传感器数据作为当前步态的有效记录数据。步骤S1.3、根据公式(2)所描述的步长模型对当前有效步态进行步长估计：L=K*((amax-amin)+amax-amin4)---(2)]]>其中，L为估计的步长结果；K为模型参数；amax、amin分别为当前有效步态内的加速度最大值和最小值。3.如权利要求1所述的一种基于IMU的室内航位推算方法，其特征在于，在步骤S2中，运动方向估计方法包括以下步骤：步骤S2.1、根据公式(3)，对所述步骤S1.2分割的有效步态内的三轴陀螺仪数据进行积分，并将结果累加至上一个步态的运动方向上，得到目标运动的绝对方向θg(t)＝θg(t-1)+Δθt。步骤S2.2、根据加速度数据获得智能手机设备的倾角结果，然后结合磁场传感器数据获得目标运动的绝对方向θm。步骤S2.3、利用公式(4)所述的互补滤波模型，对所述步骤S2.1和步骤S2.2的结果作进一步处理，得到目...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁久祯，朱向军，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32