一种基于惯性导航的室内定位方法及设备技术

本发明专利技术提出了一种基于惯性导航的室内定位方法及设备，包括：建立惯性导航设备与手机APP的连接；提取所述室内地图上的特征点，对所述惯性导航设备进行位置标定，得到标定矩阵；由惯性导航设备根据所述手机APP配置的参数进行位置测量，并将测量后位置数据进行误差矫正；将位置坐标及轨迹缓存在本地，并进一步发送至服务器；根据GPS定位信号的强弱及稳定性判断，切换室内室外定位模式。本发明专利技术借助惯性导航技术，实现带标定矫正的室内定位，并可将该设备的室内定位功能与手机GPS定位相结合，实现室内外切换一体的集成定位方式。

An indoor positioning method and equipment based on inertial navigation

The present invention provides a method and apparatus for indoor positioning, inertial navigation based on inertial navigation equipment includes: establish a connection with the mobile phone APP; extraction of feature points of the indoor map, the inertial navigation equipment position calibration, calibration matrix obtained by the inertial navigation equipment; position measurement parameters according to the mobile phone APP configuration, and the measurement position data for error correction; the position coordinates and trajectory in the local cache, and then sent to the server; according to the strength and stability of judge GPS signal switching, indoor outdoor positioning mode. With the help of inertial navigation technology, the invention realizes indoor positioning with calibration correction, and combines the indoor positioning function of the device with the GPS positioning of mobile phones, so as to achieve an integrated indoor and outdoor switching location mode.

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯性导航的室内定位方法及设备
本专利技术涉及室内定位
，特别涉及一种基于惯性导航的室内定位方法及设备。
技术介绍
室内定位问题一直是人们获取目标位置比较棘手的问题，虽然GPS和北斗设备已经日趋成熟，但室内定位一直没有太好的解决方案，主要原因在于室内环境对于信号的屏蔽问题。为了解决室内定位问题，人们尝试采用室内蓝牙、WIFI、UWB等定位方式，但这些方式都需要在室内架设基站，对于应急情况下的定位应用无能为力。一旦信号不好，定位数据将会出现严重的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种基于惯性导航的室内定位方法及设备。为了实现上述目的，本专利技术一方面的实施例提供一种基于惯性导航的室内定位方法，包括如下步骤：步骤S1，建立惯性导航设备与手机APP的连接，通过所述手机APP对所述惯性导航设备绘制室内地图，并对所述惯性导航设备进行参数配置和快速标定；步骤S2，提取所述室内地图上的特征点，对所述惯性导航设备进行位置标定，得到标定矩阵，其中，所述标定矩阵表示所述惯性导航设备的设备坐标系与地图坐标系之间的转换关系；步骤S3，标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立惯性导航设备与手机APP的连接，通过所述手机APP对所述惯性导航设备绘制室内地图，并对所述惯性导航设备进行参数配置和快速标定；步骤S2，提取所述室内地图上的特征点，对所述惯性导航设备进行位置标定，得到标定矩阵，其中，所述标定矩阵表示所述惯性导航设备的设备坐标系与地图坐标系之间的转换关系；步骤S3，标定完成后，由惯性导航设备根据所述手机APP配置的参数进行位置测量，并将测量后位置数据进行误差矫正，输出经过滤波后的相对坐标，对位置数据进行换算和修正，得到实际位置坐标；步骤S4，将所述步骤S3中的位置坐标及轨迹缓存在本地，并进一...

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立惯性导航设备与手机APP的连接，通过所述手机APP对所述惯性导航设备绘制室内地图，并对所述惯性导航设备进行参数配置和快速标定；步骤S2，提取所述室内地图上的特征点，对所述惯性导航设备进行位置标定，得到标定矩阵，其中，所述标定矩阵表示所述惯性导航设备的设备坐标系与地图坐标系之间的转换关系；步骤S3，标定完成后，由惯性导航设备根据所述手机APP配置的参数进行位置测量，并将测量后位置数据进行误差矫正，输出经过滤波后的相对坐标，对位置数据进行换算和修正，得到实际位置坐标；步骤S4，将所述步骤S3中的位置坐标及轨迹缓存在本地，并进一步发送至服务器，由所述服务器将位置坐标及轨迹汇总并下发；步骤S5，根据GPS定位信号的强弱及稳定性判断，切换室内室外定位模式，当GPS定位信号的定位精度高于阈值，并且位置变化与惯性导航偏移相匹配时，切换到室外模式，采用手机APP定位方式，上传经误差矫正后的GPS信号；当GPS定位信号的定位精度低于阈值，定位与惯性导航匹配情况差时，切换到室内模式，将定位方式切换为惯性导航方式，上传惯性导航设备输出的定位信号。2.如权利要求1所述的基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，在所述步骤S2中，计算所述标定矩阵，包括如下步骤：(1)根据所述地图坐标系和所述机体坐标系，以地图坐标系为基准，将设备坐标系统一变换为右手坐标系统，分别调整X、Y、Z三个轴向的正方向，与所述地图坐标系正方向一致，产生变换矩阵M0，调整后的设备坐标记为P1；(2)根据所述地图坐标的Z值，对调整后标定点对按Z值进行分层；(3)遍历每层的标定点对，按照X、Y、Z三个平面计算旋转角度，生成旋转矩阵R1，将设备坐标乘以旋转矩阵R1后记为P2；计算X、Y、Z三个轴向地图坐标与设备坐标的比例关系，生成缩放矩阵S1，再将P2乘以缩放矩阵S1，生成与地图坐标系平行且比例尺相同的坐标P3；然后根据地图坐标与变换后的坐标P3，计算出坐标平移矩阵T1，则将本层的变换矩阵M1＝R1*S1*T1；(4)以层为单位，对于每层求解的变换矩阵M1，进行加权平均，记为变换矩阵M2；(5)如果分层超过2层，从不同层中选择2个点，将调整后的设备坐标乘以变换矩阵M2后记为W1，根据该点对应的地图坐标，计算Z方向的缩放和平移参数；(6)重复步骤(5)，从不同层中选择多个点对计算求其平均值，然后根据均值修正变换矩阵M2中Z方向的缩放和平移参数；(7)计算设备坐标系与地图坐标系之间最终的标定矩阵M，M＝MO*M2。3.如权利要求1所述的基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用自适应卡尔曼滤波算法对所述惯性导航设备测量数据进行误差矫正，并结合行人走动训练数据得到修正值。4.如权利要求1所述的基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，在所述步骤S5中，(1)当手机APP端的GPS定位，在指定时间间隔内连续定位失败后，或者接收到的GPS定位精度低于指定阈值后，自动切换为惯性导航设备定位；(2)当惯性导航设备的当前位置，距离初始化位置的距离超过指定阈值，并且手机APP端的GPS定位精度达到最低阈值要求后，自动切换为手机APP端的GPS定位；(3)当用户选择自己控制切换后，则根据用户的选择切换为惯性导航设备定位或者手机APP端的GPS定位。5.如权利要求4所述的基于惯性导航的室内定位方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在本步骤中，所述手机APP端根据接收到的定位数据类型，自动换算为对应的地图坐标。6.一种基于惯性导航的室内定位设备，其特征在于，包括：惯性导航模块、蓝牙控制模块、位置标定模块、定位解算模块、位置路径缓存模块、网络传输模块、蓝...

【专利技术属性】
技术研发人员：张政，李晓波，张超峰，
申请(专利权)人：北京正安维视科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11