一种高精度室外及室内组合导航定位系统技术方案

本发明专利技术提供了一种高精度室外及室内组合导航定位系统，涉及导航技术领域。其特征在于，所述系统包括：惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、中央处理器、电源单元和数据输出单元；所述惯性测量单元，信号连接于中央处理器；所述气压计量单元，信号连接于中央处理器；所述GNSS导航单元，信号连接于中央处理器；所述WIFI导航单元，信号连接于中央处理器；所述中央处理器，分别信号连接于惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、电源单元和数据输出单元；所述电源单元，信号连接于中央处理器。该发明专利技术具有室内室外导航结合、针对性强、导航效率高、准确性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导航
，特别涉及一种高精度室外及室内组合导航定位系统。
技术介绍
室外定位通常有惯性导航和卫星导航两种导航方式。惯性导航系统具有完全自主、抗干扰强、隐蔽能力强和输出参数全面等优点，但它的健壮性极低，误差会不断随时间累积发散。卫星导航系统具有精度高、定位范围广和误差不随时间累积等优点，但其自主性差、易受外界遮挡和干扰、接收机数据更新频率低等缺点。由于两种导航系统都各有各的优缺点，在实际导航过程中，只依赖于一种导航方式，往往会遇到很多的问题。此外，随着城域无线基础网络的发展，热点(AP)的覆盖率大幅度提高，由于定位服务需求的增加以及WiFi应用领域的扩大，WiFi定位成为一种有效的定位方式。GPS卫星定位是最主要的定位方式，它需要在相对空旷、高层建筑不密集的地方获得较准确的定位，当人们处在室内或高楼林立的市区，定位精度明显降低甚至不能定位。此时，利用无处不在的WiFi网络将能够弥补GPS定位的不足。目前大多数的WiFi无线定位算法主要为：基于到达时间、到达角度、到达时间差的模型定位及基于接受信号强度(RSSI)的位置指纹定位算法，由于位置指纹算法的无线定位方式不需要已知AP的位置信息及准确的信道模型，该算法在定位性能以及可用性上具有更大的优势。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供了一种高精度室外及室内组合导航定位系统，该专利技术具有室内室外导航结合、针对性强、导航效率高、准确性高等优点。本专利技术采用的技术方案如下：一种高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述系统包括：惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、中央处理器、电源单元和数据输出单元；所述惯性测量单元，信号连接于中央处理器，用于在进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的加速度和角速度信息；所述气压计量单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取高度信息；所述GNSS导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的位置和速度信息；所述WIFI导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室内导航定位时，进行室内导航定位；所述中央处理器，分别信号连接于惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、电源单元和数据输出单元，用于根据命令选择进行室内导航模式或室外导航模式，以及根据各个模块发送过来的数据信息，进行导航解算，得出导航定位结果；所述电源单元，信号连接于中央处理器，用于为导航系统提供电源；所述数据输出单元，用于将中央处理器得出的导航定位结果进行输出，以及将各个模块获取的原始数据进行输出。所述中央处理器对惯性测量单元、GNSS导航单元以及气压处理单元发送过来的数据进行处理的方法为：将惯性测量单元发送过来的每一个字节的数据信息存储在指定的存储区；当需要获取惯性测量单元存储的数据信息时，在存储内进行数据扫描；扫描过程为：中央处理器发送一帧数据的协议，再根据协议获取相应物理量的数值；当需要获取高度信息的时候，中央处理器向气压计发送控制字获取信息。在对惯性测量单元和GNSS导航单元进行信息扫描时需要设定一个变量保存有效数据的首地址在存储区内的偏移地址，在利用完信息后，破坏这一帧有效数据的帧头和帧尾。所述系统对高度的计算方法包括以下步骤：步骤1：中央处理器发送复位命令；步骤2：发送温度ADC命令，延时10ms后，发送读取温度ADC命令，获得温度值W1；步骤3：发送气压ADC命令，延时10ms后，发送读取气压ADC命令，获得气压值W2；然后计算补偿后的气压值；步骤4：根据补偿后的气压值，按照如下公式进行高度计算： h = T k γ [ ( p p h ) - γ R g 0 - 1 ] + H ; ]]>其中，Tk＝288.15K，是g0对应高度下的温度下限值；γ＝-6.5K/km,是温度的垂直变化率；H＝0m，是g0对应的高度；ph＝101325Pa，是g0对应高度下的气压下限值；R＝287.05287m2/(K*s2)，是气体常数；g0＝9.80665m/s2，是海平面重力加速度。所述中央处理器消除数据传输时间误差的方法包括以下步骤：步骤1；当一个GNSS数据到来时，接收机产生一个秒脉冲信号，用于时间对准；步骤2：记录下GNSS接收机在整个计算过程会产生的解算时间延迟△t1；步骤3：记录从卫星导航接收机和惯导系统输出的数据分别经过数据接口输入中央处理器会产生一定的传输延迟△t2；步骤4：记录秒脉冲信号和惯性测量信号之间的时间差△τ；步骤5：根据总时间差△T＝△t1+△t2+△τ，找到惯性测量单元采集数据时对应的插值时刻；通过时间△T就可以获得对准时间点与最近的两个惯性采集时刻，其后对时间同步点两侧时间点上，就可以获得了惯导数据和GNSS接收机数据在同一时间点上的同步化测量数据。所述WIFI导航单元采用改进的位置指纹算法进行室内定位；所述改进的位置指纹算法包括以下步骤：步骤1：确定采样分布图；步骤2：采集个点信号强度和MAC地址数据信息；步骤3：存储RSSI的位置坐标；步骤4：实时采集WIFI信号；步骤5：通过匹配算法估算出用户的实际位置。所述匹配算法包括以下步骤：步骤1：记录采集到的RSS信号强度值；步骤2：对采集到的无线信号强度值进行平滑处理，选取有效点；步骤3：采用如下公式，计算采集到的RSS信号的向量和数据库中已经记录的RSS向量之间的距离： L = [ Σ i - 1 n | SS i - SS i | q ] 1 q . ]]>7、如权利要求6所述的高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述匹配算法中，对无线信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述系统包括：惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、中央处理器、电源单元和数据输出单元；所述惯性测量单元，信号连接于中央处理器，用于在进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的加速度和角速度信息；所述气压计量单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取高度信息；所述GNSS导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的位置和速度信息；所述WIFI导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室内导航定位时，进行室内导航定位；所述中央处理器，分别信号连接于惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、电源单元和数据输出单元，用于根据命令选择进行室内导航模式或室外导航模式，以及根据各个模块发送过来的数据信息，进行导航解算，得出导航定位结果；所述电源单元，信号连接于中央处理器，用于为导航系统提供电源；所述数据输出单元，用于将中央处理器得出的导航定位结果进行输出，以及将各个模块获取的原始数据进行输出。

【技术特征摘要】
1.一种高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述系统包括：惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、中央处理器、电源单元和数据输出单元；所述惯性测量单元，信号连接于中央处理器，用于在进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的加速度和角速度信息；所述气压计量单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取高度信息；所述GNSS导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室外导航定位时，获取导航解算中需要的位置和速度信息；所述WIFI导航单元，信号连接于中央处理器，用于进行室内导航定位时，进行室内导航定位；所述中央处理器，分别信号连接于惯性测量单元、气压处理单元、WIFI导航单元、GNSS导航单元、电源单元和数据输出单元，用于根据命令选择进行室内导航模式或室外导航模式，以及根据各个模块发送过来的数据信息，进行导航解算，得出导航定位结果；所述电源单元，信号连接于中央处理器，用于为导航系统提供电源；所述数据输出单元，用于将中央处理器得出的导航定位结果进行输出，以及将各个模块获取的原始数据进行输出。2.如权利要求1所述的高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述中央处理器对惯性测量单元、GNSS导航单元以及气压处理单元发送过来的数据进行处理的方法为：将惯性测量单元发送过来的每一个字节的数据信息存储在指定的存储区；当需要获取惯性测量单元存储的数据信息时，在存储内进行数据扫描；扫描过程为：中央处理器发送一帧数据的协议，再根据协议获取相应物理量的数值；当需要获取高度信息的时候，中央处理器向气压计发送控制字获取信息。在对惯性测量单元和GNSS导航单元进行信息扫描时需要设定一个变量保存有效数据的首地址在存储区内的偏移地址，在利用完信息后，破坏这一帧有效数据的帧头和帧尾。3.如权利要求1或2所述的高精度室外及室内组合导航定位系统，其特征在于，所述系统对高度的计算方法包括以下步骤：步骤1：中央处理器发送复位命令；步骤2：发送温度ADC命令，延时10ms后，发送读取温度ADC命令，获得温度值W1；步骤3：发送气压ADC命令，延时10ms后，发送读取气压ADC命令，获得气压值W2；然后计算补偿后的气压值；步骤4：根据补偿后的气压值，按照如下公式进行高度计算： h = T k γ [ ( p p h ) - γ R g 0 - 1 ] + H ; ]]>其中，Tk＝288.15K，是g0对应高度下的温度下限...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏烬楚，
申请(专利权)人：夏烬楚，
类型：发明
国别省市：四川;51