一种基于多传感器融合的室内导航装置制造方法及图纸

一种基于多传感器融合的室内导航装置，包括室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块，室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块分别与中央处理器进行数据互联通讯，其中室内磁地图构建模块包括楼层高度测量模块、室内路径分段模块、磁场三分量测量模块和磁场梯度测量模块。本实用新型专利技术通过将多种传感器结合使用，导航精准，定位准确。

Indoor navigation device based on multi sensor fusion

An indoor navigation device based on multi sensor fusion, including construction module, measurement module, navigation module, a central processor, a data storage module, wireless communication module and feedback module interactive indoor magnetic map, indoor magnetic map construction module, measurement module, navigation positioning module, data storage module, wireless communication module and feedback interaction the central processor module is connected with the data communication, including indoor magnetic map construction module includes floor height measuring module, indoor path segment module, three component of magnetic field measurement module and magnetic field gradient measurement module. The utility model has the advantages of accurate navigation and accurate positioning through the combination of a plurality of sensors.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器融合的室内导航装置
本技术属于基于地磁分布的室内导航领域，尤其涉及一种基于磁梯度等多个传感器融合的室内导航装置。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，人们活动的室内空间变得日益庞大和复杂，在大型地下停车场、购物百货商场、大型物流仓库等室内场所确定自己或者AGV的位置，并沿着特定路径导航到室内某一目的地显得力不从心，尤其是盲人，缺乏视觉感知能力时室内导航更为困难，因此迫切需要一种室内定位导航技术。尽管室内导航需求强烈，传统的导航技术却因各种技术限制，无法满足室内定位要求。比如，目前室外应用最广泛的GPS技术在室内使用时，卫星信号容易被建筑物阻隔，导致无法实现准确定位；尽管手机的无线通讯信号可以穿透多数建筑的墙壁，但移动通信基站的分布密度太低，利用手机无线通讯信号进行定位的精度不足；基于Wi-Fi的定位技术需要了解每一个Wi-Fi热点的准确位置，甚至对每一个Wi-Fi信号强度进行测量，测量成本太高，定位精度难以保证。近年来出现了基于地磁分布的室内定位方法，其原理是基于大型建筑物墙壁中的钢筋和室内货架、桌脚等铁磁性物质对室内地球磁场的改变，利用磁场传感器检测室内不同位置的不同磁场大小来进行定位。现有室内磁场导航方法的不足之处主要在于：磁场是一个梯度场，而仅仅测量磁场三分量数据并没有充分利用磁场分布信息，很有可能限于传感器的测量精度和室内地磁场分布变化差异性太小导致测量“盲区”。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种导航精确，定位精准的基于多传感器融合的室内导航装置。为了解决上述技术问题，本技术采取以下技术方案：一种基于多传感器融合的室内导航装置，所述装置包括室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块，室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块分别与中央处理器进行数据互联通讯。所述室内磁地图构建模块包括楼层高度测量模块、室内路径分段模块、磁场三分量测量模块和磁场梯度测量模块。所述测量模块包括气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀螺仪传感器和超声波传感器，该气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀螺仪传感器和超声波传感器之间通过中央处理器进行数据通讯。所述导航定位模块内置有气压传感器楼高测量单元、磁场地图匹配定位单元、加速度计短距离补偿单元、陀螺仪旋转角度定位单元和超声波传感器测距单元。所述无线通讯模块包括行走路径云记录单元和路径磁场更新单元。所述反馈交互模块包括耳机、左手震动器、右手震动器、小键盘、LED和喇叭。所述数据存储模块包括SD卡、EEPROM和/或硬盘。本技术通过多种传感器的组合使用，构建的磁地图路径简洁，减少冗余重叠，定位准确，导航精准，通过多种传感器的结合使用，最大程度地识别不同地点的磁场三分量信息和磁梯度信息。附图说明附图1为本技术的结构示意图。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本技术作进一步的描述。如附图1所示，本技术揭示了一种基于多传感器融合的室内导航装置，所述装置包括室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块，室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块分别与中央处理器进行数据互联通讯。中央处理器用于采集、分析地磁数据，并实时进行地图匹配、无线网络传输、人机交互通讯等作用。室内磁地图构建模块包括楼层高度测量模块、室内路径分段模块、磁场三分量测量模块和磁场梯度测量模块。楼层高度测量模块标定每一楼层的高度差，室内路径分段模块在获取室内每一楼层的平面图后自动进行所有可能的行走路径直线段离散分段，磁场三分量测量模块在绘制磁地图时测量分段路径的三分量磁场，磁场梯度测量模块在绘制磁地图时测量分段路径的三分量磁场梯度。所测的三分量磁场数据和三分量磁场梯度数据由中央处理器存储在数据存储模块。测量模块包括气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀螺仪传感器和超声波传感器，该气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀螺仪传感器和超声波传感器之间通过中央处理器进行数据通讯。测量楼层相对于地面的气压差ΔP，磁梯度传感器用于测量室内所在位置之前某一小段路径上的磁感应强度时间序列和磁场梯度矩阵时间序列，加速度计传感器用于测量人体或者AGV小车在行走路径上行进时的XYZ三方向加速度的时间序列值，陀螺仪传感器用于测量人体或者AGV小车在行走路径上行进时的XYZ三方向角速度的时间序列值，超声波传感器用于测量人体或者AGV小车在行走路径上行进时的X轴方向前方的障碍物距离。各传感器执行各自的功能任务，由中央处理器将所测得的数据进行深度融合，并和数据存储模块中的磁场地图数据进行匹配，完成室内定位导航。在行走路径上行进时是基于负载有本方案中的基于多传感器融合的室内导航装置的情况。所述导航定位模块内置有气压传感器楼高测量单元、磁场地图匹配定位单元、加速度计短距离补偿单元、陀螺仪旋转角度定位单元和超声波传感器测距单元。各功能模块的程序存储在数据存储模块中，使用时由中央处理器实时调用。数据存储模块具体包括：SD卡、EEPROM和硬盘，可以存储地图数据和各模块程序。不同的应用场合可以使用不同的数据存储模块，比如应用在盲人导航时，为了便携性可以使用SD卡、EEPROM，如果应用在AGV小车等导航时，为了存储大量数据可以使用EEPROM和硬盘等，使用方式灵活。所述无线通讯模块包括行走路径云记录单元和路径磁场更新单元。行走路径云记录单元记录每次用户导航时的导航路径和行走习惯，并将这种行走习惯记录在云端，供日后快速调用。路径磁场更新单元记录每次行走导航时的各离散直线段的磁场地图信息，并将最新的地图数据更新存储在数据存储模块。所述反馈交互模块包括耳机、左手震动器、右手震动器、小键盘、LED和喇叭。各模块可选择性使用。耳机可以为盲人提供导航时的语音信息；左手震动器安装在盲人左手，以震动方式提示盲人左转弯；右手震动器安装在盲人右手，以震动方式提示盲人右转弯；小键盘是数字和字母组合键盘，为盲人提供导航前的导航目的地信息输入；LED和喇叭为盲人或者AGV小车提供安全警示，当超声波传感器检测到盲人或者AGV小车前方遇到突发危险或障碍物太近时LED便闪烁提示，同时喇叭也响起警报声。通过上述装置的模块化设计，可以在手机、AGV、可穿戴式导航手环等智能硬件上利用现有或者添加新的传感器和相应处理单元实现室内导航功能。需要说明的是，以上所述并非是对技术技术方案的限定，在不脱离本技术的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多传感器融合的室内导航装置，其特征在于，所述装置包括室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块，室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块分别与中央处理器进行数据互联通讯。

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器融合的室内导航装置，其特征在于，所述装置包括室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、中央处理器、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块，室内磁地图构建模块、测量模块、导航定位模块、数据存储模块、无线通讯模块和反馈交互模块分别与中央处理器进行数据互联通讯。2.根据权利要求1所述的基于多传感器融合的室内导航装置，其特征在于，所述室内磁地图构建模块包括楼层高度测量模块、室内路径分段模块、磁场三分量测量模块和磁场梯度测量模块。3.根据权利要求2所述的基于多传感器融合的室内导航装置，其特征在于，所述测量模块包括气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀螺仪传感器和超声波传感器，该气压传感器、磁梯度传感器、加速度计传感器、陀...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国民，李敏，王东海，郝兵杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，广东思谷智能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44