一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法及系统，至少包括下列步骤：S1,结合典型建筑结构定义主方向，进行运动类型分类；S2,扩展卡尔曼滤波。本发明专利技术采用MEMS惯性测量单元，在传统姿态解算和PDR算法基础上，结合改进的启发式偏移消除算法，增加航向信息的长时间稳定性，提高定位系统的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法及系统
本专利技术涉及行人导航
，并且更具体地，涉及一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法。
技术介绍
近年来，基于位置服务而衍生的各类应用受到了广泛的关注，如何实现高精度室内行人导航成为科研机构的研究热点。MEMS惯性测量单元(IMU)由三轴加速度计、陀螺仪和磁力计组成。一种方法是惯性导航系统，惯性导航系统利用载体自身的角速率和加速度进行实时测量，基于行人航迹推算算法PDR，由行人的步长、步态、航向等信息解算位置坐标，在短期内能有效实现较高精度的定位效果。但随着定位时间增加，在PDR系统中，航向误差是引起定位误差的主要因素之一。另一种方法是通过磁力计解算航向信息，但由于地磁受周边环境影响较大，对航向信息产生较大误差。为解决惯性导航存在的航向解算缺陷，目前对航向修正方法大多引进了多源信息，如GPS、超宽带、超声波、RFID、Zigbee、蓝牙、红外线、WiFi等，需要提前布置定位基础设施，但存在前期准备工作量大、成本费用高、普适性差等缺点，不能普适用于室内行人导航领域。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，至少包括下列步骤：/nS1,结合典型建筑结构定义主方向，进行运动类型分类；/nS2,扩展卡尔曼滤波。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，至少包括下列步骤：
S1,结合典型建筑结构定义主方向，进行运动类型分类；
S2,扩展卡尔曼滤波。


2.根据权利要求1所述的基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，其特征在于所述S1包括：
S11，结合典型建筑结构定义主方向，本步骤中，基于启发式偏移消除算法为中心，设定8个主方向，主方向间的角度间隔Δ为45°；以及
S12，运动类型分类，本步骤中，根据行人行走的方向，分为三种运动类型：非直线运动、非主方向的直线运动以及沿主方向的直线运动。


3.根据权利要求2所述的基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，其特征在于：所述运动类型分类包括
S121,行人航向判定；
S122,陀螺仪角速率判定；
S123,行人位置判定；以及
S124,主方向判定。


4.根据权利要求3所述的基于改进式HDE的室内行人导航航向修正方法，其特征在于：
所述S121中，行人航向判定的方法为：



ψk代表当前k时刻陀螺仪解算的航向，ψj代表前第j时刻陀螺仪解算的航向，Δψk代表当前时刻陀螺仪解算的航向与历史平均值的差值，n代表选取的步数，代表航向差值的阈值；
当航向差值小于阈值时，判定行人沿直线行走，进行下一步判定；反之，由于在连续区间的航向发生较大变化，判定为非直线运动；和/或
S122中，陀螺仪角速率判定的方法为：
观察在直行、转圈、左转弯、右转弯下，可发现行人行走过程中的角速率具有明显的变化；
根据角速率变化规律，进行类型判定。



m代表加权滑动均值的窗口大小，代表窗口第j个陀螺角速率值，αj代表所对应的权重因子，ΔWarm代表相邻两个窗口的差值，代表所取阈值。
当角速率差值小于阈值时，判定行人沿直线行走，进行下一步判定；反之，由于在2个相邻区间的角速率发生较大变化，判定为非直线运动；和/或
S123,行人位置判定的方法为：
为了判断准备，采用前3步的位置和当前位置检测直线运动。基于线性回归通过4步位置的垂直偏移拟合直线，设Rk、Rk-1、Rk-2、Rk-3分别为当前位置和前3步的位置，拟合直线为y＝a+bx；



垂直偏移量的平方和：
由函数D得到a的偏导：



由函数D得到b的偏导：



得到函数D的最小值：
选择函数D最小化的b值：
其中，



得到一条最佳拟合直线，利用最小函数值D来判定。当D小于阈值时，判定行人沿直线行走，进行下一步判定；



S124,主方向判定的方法为：
根据8个主方向，使用MOD函数得到离最接近主方向的偏移差值；



当时，Δψk-1*＝Δψk-1*-Δ




代表取整数的函数，输出结果为小于的最大整数值，即此算法中MOD函数的取值区间为[0，Δ]，ΔψM代表MOD函数取余差值；
当偏移差值小...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈自然，黄智，黄泽刚，张启，
申请(专利权)人：航天科工通信技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51