一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法技术

本发明专利技术公开了一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，包括：结合载体的位置信息和方向角度计算惯性导航相对于载体初始位置的初始位置信息和初始方向角度信息；基于蓝牙信标节点的RSSI无线定位技术获取到信标节点的RSSI信息，通过无线测距方法得到载体距离三个信标节点的载体距离，根据载体距离利用三边定位、通过RSSI无线信号技术，获取RSSI定位位置信息；对初始位置信息和RSSI定位位置信息进行融合，获取融合后的位置信息，在载体运动过程中，通过融合后的位置信息对载体的当前位置信息进行纠正；通过融合后的位置信息、结合初始方向角度信息对载体的当前方向角度信息进行纠正。本方法提高了室内定位的稳定性和精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及室内定位
，尤其涉及一种在复杂室内环境下融合惯性导航技术和接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indication)无线定位技术，属于移动计算和信号处理的交叉技术应用领域。
技术介绍
目前针对室内定位技术的研究方向有很多，虽然每一种室内定位技术各自存在本身的优势，但是在复杂多变的室内环境中单一采用某项技术又具有一定的局限性，因此还没有哪一种技术能够实现室内的精确定位。目前室内定位技术的发展趋势是采取多种技术的融合，充分利用其他技术的优势弥补单一技术的不足，从而实现更好的定位效果。在各类定位技术研究中，无线信号定位技术是依据接收的无线信号强度值，通过测距算法计算距离信息，进而得到载体的位置信息，因此无线信号定位具有成本低、设置简单等优点，但是无线定位技术容易受到室内复杂环境的影响，如多径效应、遮挡物遮挡等，并且无线信号随机偶然性、稳定性较差。无线信号常用测距算法包括基于接收信号强度RSS(received signal strength indicator)定位算法、基于到达角度AOA(angle of farrival)定位算法、基于到达时间TOA(time of arrival)定位算法和基于到达时间差TDOA(time difference on arrival)定位算法。惯性导航定位技术是利用惯性传感器的运动信息，计算出载体的方向和距离信息，然后根据初始位置得到载体的相对位置，实现载体的定位和导航，因为组成惯性导航系统的运动传感器设备都安装在载体内，运行时可以不依赖外界环境，而且也不向外界辐射能量，因而此种定位方法不易受到干扰，是基于载体本身的自主导航系统。然而由于方向和位置信息经过积分而产生，系统误差会随时间而增大，所以惯性导航的长期精度较差。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，本专利技术通过惯性导航和RSSI无线定位技术的融合分别对载体的当前位置信息和方向角度信息进行修正，提高室内定位的稳定性和精确度，详见下文描述：一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，所述融合方法包括以下步骤：结合载体的位置信息和方向角度计算惯性导航相对于载体初始位置的初始位置信息和初始方向角度信息；基于蓝牙信标节点的RSSI无线定位技术获取到信标节点的RSSI信息，通过无线测距方法得到载体距离三个信标节点的载体距离，根据载体距离利用三边定位、通过RSSI无线信号技术，获取RSSI定位位置信息；基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，对初始位置信息和RSSI定位位置信息进行融合，获取融合后的位置信息，在载体运动过程中，通过融合后的位置信息对载体的当前位置信息进行纠正；通过融合后的位置信息、结合初始方向角度信息对载体的当前方向角度信息进行纠正。其中，所述融合方法还包括：获取运动传感器的数据信息，并对数据信息进行转化得到与实际运动相关的数据，对数据进行滤波处理，获取载体的位置信息和方向角度。其中，所述融合方法还包括：根据实际地形建立与实际地形相对应的二值地图；再根据二值地图按照路径搜索算法得到路径信息；将路径信息存储后，在载体运动过程中根据载体的当前位置信息和方向角度信息向载体发送控制命令；通过控制指令控制载体按照搜索到的路径运动，实现对载体的导航控制。本专利技术提供的技术方案的有益效果是：本专利技术基于惯性导航和RSSI无线定位的融合算法，包括：惯性导航初始位置信息的获取、RSSI定位位置信息的获取、以及惯性导航和RSSI无线定位的融合，根据二值地图做出路径规划，利用融合后的位置信息对载体的当前位置信息和当前方向角度信息进行修正。本专利技术克服了单独采用无线定位技术容易受到室内复杂环境的影响，以及无线传输会受到遮挡物遮挡、随机偶然性、稳定性差等问题；同时减小了单独采用惯性导航的积累误差问题，提高了室内环境中定位算法的适应性及精确度。附图说明图1为一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法的流程图；图2为二值地图示例；图3为可行路径搜索的流程图；图4为融合算法偏移角度计算的示意图；图5为测试场地以及相应节点的布置示意图；图6为采用惯性导航和本方法测得的数据变化示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。为了解决无线信号定位技术和惯性导航定位技术各自存在的缺陷，提高室内定位技术的精准度，本专利技术实施例提出了基于惯性导航和RSSI无线定位的融合算法，减小单独使用无线信号定位和惯性导航的缺陷，利用融合惯性导航和RSSI无线定位后的位置信息对载体的当前位置信息和方向角度信息分别进行纠正，通过两者结合的方式提高了室内定位的精确度。实施例1参见图1，本专利技术实施例提供了一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，该融合方法包括以下步骤：101：获取运动传感器的数据信息，并对数据信息进行转化得到与实际运动相关的数据，对数据进行滤波处理，获取载体的位置信息和方向角度；其中，上述滤波处理包括：加速度计、陀螺仪和电子罗盘的数据处理，该些处理步骤为本领域技术人员所公知，本专利技术实施例对此不做赘述。102：结合载体的位置信息和方向角度计算惯性导航相对于载体初始位置的初始位置信息和初始方向角度信息，即惯性导航定位得到的初始位置信息和初始方向角度信息；103：基于蓝牙信标节点的RSSI无线定位技术获取到信标节点的RSSI信息，通过无线测距方法得到载体距离三个信标节点的载体距离，根据载体距离利用三边定位、通过RSSI无线信号技术，获取RSSI定位位置信息；其中，三边定位方法为本领域技术人员所公知，本专利技术实施例对此不做赘述。104：基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法对初始位置信息和RSSI定位位置信息进行融合，获取融合后的位置信息，在载体运动过程中，通过融合后的位置信息对载体的当前位置信息进行纠正；105：通过融合后的位置信息、结合初始方向角度信息对载体的当前方向角度信息进行纠正；106：根据实际地形建立与实际地形相对应的二值地图，再根据二值地图按照路径搜索算法得到路径信息，将路径信息存储后，在载体运动过程中根据载体的当前位置信息和方向角度信息向载体发送控制命令，通过控制指令控制载体按照搜索到的路径运动，实现对载体的导航控制。实际应用时，因为惯性导航存在积累误差，所以需要在某些位置使用基于惯性导航和RSSI无线定位的融合算法，融合初始位置信息和RSSI定位位置信息R对惯性导航的当前位置信息进行纠正，由于载体在进行转弯时对于位置变化较为敏感，因而可以在载体检测到障碍进行姿态调整和转弯运动时，对两种技术的定位结果进行融合，进而纠正载体相对于初始位置的位置信息和方向角度。综上所述，本专利技术实施例提出了基于惯性导航和RSSI无线定位的融合算法，本方法减小了单独使用无线信号定位和惯性导航的缺陷，利用融合惯性导航和RSSI无线定位后的位置信息对载体的当前位置信息和方向角度信息分别进行纠正，通过两者的结合提高了室内定位的精确度。实施例2下面结合图2、图3、图4、以及具体的计算公式对实施例1中的方案进行详细介绍，详见下文描述：首先介绍步骤105中的二值地图的建立以及根据二值地图路径搜索过程，该操作过程包括以下内容：将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，其特征在于，所述融合方法包括以下步骤：结合载体的位置信息和方向角度计算惯性导航相对于载体初始位置的初始位置信息和初始方向角度信息；基于蓝牙信标节点的RSSI无线定位技术获取到信标节点的RSSI信息，通过无线测距方法得到载体距离三个信标节点的载体距离，根据载体距离利用三边定位、通过RSSI无线信号技术，获取RSSI定位位置信息；基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，对初始位置信息和RSSI定位位置信息进行融合，获取融合后的位置信息，在载体运动过程中，通过融合后的位置信息对载体的当前位置信息进行纠正；通过融合后的位置信息、结合初始方向角度信息对载体的当前方向角度信息进行纠正。

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，其特征在于，所述融合方法包括以下步骤：结合载体的位置信息和方向角度计算惯性导航相对于载体初始位置的初始位置信息和初始方向角度信息；基于蓝牙信标节点的RSSI无线定位技术获取到信标节点的RSSI信息，通过无线测距方法得到载体距离三个信标节点的载体距离，根据载体距离利用三边定位、通过RSSI无线信号技术，获取RSSI定位位置信息；基于惯性导航和RSSI无线定位的融合方法，对初始位置信息和RSSI定位位置信息进行融合，获取融合后的位置信息，在载体运动过程中，通过融合后的位置信息对载体的当前位置信息进行纠正；通过融合后的位置信息、结合初始方向角度信息对...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘安安，陈亚伟，苏育挺，聂为之，赵泽，马宜科，靳国庆，崔洪亮，孔祥兵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12