The invention relates to a combination of distributed filtering INS/UWB pedestrian navigation system and method based on the system, including inertial navigation device, pseudorange detection unit, a wireless data transmission system and data processing system, inertial navigation device, navigation information for measuring pedestrian, pseudo range detection unit, used to obtain pseudo distance information: wireless data transmission system. For the acquisition of inertial navigation devices and pseudo range detection unit to transfer data into a data processing system through wireless transmission, and the data processing system sends the control commands transmitted to the inertial navigation device; data processing system with distributed combination filter, according to the quality of communication in the wireless communication channel selection for the the combination of distributed filter data fusion on the collected data, and to the inertial navigation device Send control command. The invention can reduce the influence of indoor complex navigation environment on the precision of integrated navigation, and obtain the optimal prediction of target pedestrian navigation information.
【技术实现步骤摘要】
基于分布式组合滤波INS/UWB行人导航系统及方法
本专利技术涉及复杂环境下组合定位
,尤其涉及一种基于分布式组合滤波INS/UWB行人导航系统及方法。
技术介绍
近年来,行人导航(PedestrianNavigation,PN)作为导航技术应用的新兴领域,正越来越受到各国学者的重视,并逐渐成为该领域的研究热点。然而在隧道、大型仓库、地下停车场等室内环境下,外界无线电信号微弱、电磁干扰强烈等因素都会对目标行人导航信息获取的准确性、实时性及鲁棒性有很大影响。如何将室内环境下获取的有限信息进行有效的融合以消除室内复杂环境影响,保证行人导航精度的持续稳定,具有重要的科学理论意义和实际应用价值。在现有的定位方式中,全球卫星导航系统(GlobalNavigationSatelliteSystem,GNSS)是最为常用的一种方式。虽然GNSS能够通过精度持续稳定的位置信息,但是其易受电磁干扰、遮挡等外界环境影响的缺点限制了其应用范围,特别是在室内、地下巷道等一些密闭的、环境复杂的场景,GNSS信号被严重遮挡,无法进行有效的工作。近年来,UWB(UltraWideband)以其在复杂环境下定位精度高的特点在短距离局部定位领域表现出很大的潜力。学者们提出将基于UWB的目标跟踪应用于GNSS失效环境下的行人导航。这种方式虽然能够实现室内定位,但是由于室内环境复杂多变,UWB信号十分容易受到干扰而导致定位精度下降甚至失锁;与此同时,由于UWB采用的通信技术通常为短距离无线通信技术,因此若想完成大范围的室内目标跟踪定位,需要大量的网络节点共同完成,这必将引入网络组织结构优 ...
【技术保护点】
一种基于分布式组合滤波INS/UWB行人导航系统,其特征在于,包括惯性导航器件、伪距检测单元、无线数据传输系统和数据处理系统;所述惯性导航器件,用于测量行人的导航信息,所述导航信息包括位置、速度和姿态信息;所述伪距检测单元,用于获取伪距信息:所述无线数据传输系统,与惯性导航器件和伪距检测单元相连,用于将惯性导航器件和伪距检测单元所采集的数据通过无线传输传递到数据处理系统中,并将数据处理系统发送的控制命令传递到所述惯性导航器件中;所述数据处理系统:具有分布式组合滤波器,所述分布式组合滤波器包括EKF扩展卡尔曼滤波器和EFIR扩展有限脉冲响应滤波器,根据当前无线通信信道的通信质量选择上述分布式组合滤波器中的一种用于对采集到的数据进行数据融合估计,并向惯性导航器件发送控制命令。
【技术特征摘要】
1.一种基于分布式组合滤波INS/UWB行人导航系统,其特征在于,包括惯性导航器件、伪距检测单元、无线数据传输系统和数据处理系统;所述惯性导航器件,用于测量行人的导航信息,所述导航信息包括位置、速度和姿态信息;所述伪距检测单元,用于获取伪距信息:所述无线数据传输系统,与惯性导航器件和伪距检测单元相连,用于将惯性导航器件和伪距检测单元所采集的数据通过无线传输传递到数据处理系统中,并将数据处理系统发送的控制命令传递到所述惯性导航器件中;所述数据处理系统:具有分布式组合滤波器,所述分布式组合滤波器包括EKF扩展卡尔曼滤波器和EFIR扩展有限脉冲响应滤波器,根据当前无线通信信道的通信质量选择上述分布式组合滤波器中的一种用于对采集到的数据进行数据融合估计,并向惯性导航器件发送控制命令。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述伪距检测单元包括UWB定位标签和UWB参考节点;所述UWB参考节点预先放置在设定的位置,惯性导航器件和UWB定位标签分别固定在行人身上;通过测量UWB定位标签与UWB参考节点之间的距离,得到伪距信息。3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述分布式组合滤波器包括在各无线通信信道中设置子组合滤波器,子组合滤波器的结果再发送至主滤波器,根据主滤波器的结果和惯性导航器件测量的结果得到当前时刻的目标行人最优的位置信息。4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:通过所述分布式扩展卡尔曼滤波器或扩展有限脉冲响应滤波器对惯性导航器件获取的目标行人的导航信息,以及通过UWB定位标签获取的伪距信息在无线通信信道中进行数据融合估计。5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于:所述UWB参考节点放置在任意位置。6.一种基于...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐元,程金,赵钦君,王滨,部丽丽,
申请(专利权)人:济南大学,
类型:发明
国别省市:山东,37
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