一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备技术

本申请提供一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备，其中，所述方法包括：确定接收的初始GPS信号出现缺失时，获取GPS数据、惯性导航数据以及步行者航位推算PDR数据；将GPS数据和惯性导航数据进行第一次融合处理得到第一融合数据；将GPS数据和PDR数据进行第二次融合处理得到第二融合数据；将第一融合数据和第二融合数据进行第三次融合处理得到预测结果以及定位结果。本申请通过高精度卫星定位和运行轨迹预测估计的方法解决因遮挡、电磁信号干扰等引起的定位不稳定和定位缺失问题，以确保定位信息的准确性和稳定性。定位信息的准确性和稳定性。定位信息的准确性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备


[0001]本申请涉及定位领域，尤其涉及一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备。

技术介绍

[0002]在目前的人员定位方法中，主要是通过卫星定位技术GPS进行定位。当GPS信号缺失时，例如当人员在电力系统环境中工作时，由于环境中存在大量的金属、强电磁场等会对接收信号造成干扰而导致定位不精准。如果环境中存在大量遮挡，也会导致定位不够稳定GPS信号的缺失会出现定位不准确的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请的目的在于提出一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备用以解决或部分解决上述技术问题。
[0004]基于上述目的，本申请提供了一种GPS信号缺失情况下的定位方法，包括：
[0005]确定接收的初始GPS信号出现缺失时，获取GPS数据、惯性导航数据以及步行者航位推算PDR数据；
[0006]将GPS数据和惯性导航数据进行第一次融合处理得到第一融合数据；
[0007]将GPS数据和PDR数据进行第二次融合处理得到第二融合数据；
[0008]将第一融合数据和第二融合数据进行第三次融合处理得到预测结果以及定位结果。
[0009]本申请的实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的方法。
[0010]从上面所述可以看出，本申请提供的GPS信号缺失情况下的定位方法，在GPS信号缺失的情况下，使用惯性导航数据与GPS数据进行融合，可实现对GPS定位数据的校准。为保证定位的稳定性，使用PDR数据与GPS数据进行再一次融合，对GPS数据再次校准，将两次融合数据进行第三次融合得到的定位结果具有更高的准确性，并解决了惯性导航在长时间导航中的缺陷。在GPS信号缺失情况下，可有效解决因定位不准确和稳定引起的位置误判问题，确保人员运动位置的准确采集，进而确保人员的安全监控可靠性。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本申请实施例的GPS信号缺失情况下的定位方法的流程图；
[0013]图2为本申请实施例的GPS信号缺失情况下的定位装置的结构框图；
[0014]图3为本申请实施例的电子设备的结构图。
具体实施方式
[0015]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。
[0016]需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0017]相关技术中的惯性导航系统是不依赖于任何外部信息，也不向外部辐射能量的自主式系统，故隐蔽性好，也不受外界电磁干扰的影响。可全天候、全时间地工作于空中、地球表面乃至水下，所产生的导航信息连续性好而且噪声低。数据更新率高、短期精度和稳定性好。但是由于导航信息经过积分而产生，定位误差随时间而增大，长期精度差并且不能给出时间信息。
[0018]步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)主要是在无信标环境下使用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit，IMU)感知人员在行进过程中的加速度、角速度、磁力和压力等数据，并利用这些数据对行进人员进行步长与方向的推算，从而达到对人员进行定位跟踪的目的。
[0019]基于上述情况本申请提出一种GPS信号缺失情况下的定位方法及电子设备。
[0020]如图1所示，本申请的实施例提供的方法，包括以下步骤：
[0021]步骤110，确定接收的初始GPS信号出现缺失时，获取GPS数据、惯性导航数据以及步行者航位推算PDR数据；
[0022]步骤120，将GPS数据和惯性导航数据进行第一次融合处理得到第一融合数据；
[0023]步骤130，将GPS数据和PDR数据进行第二次融合处理得到第二融合数据；
[0024]步骤140，将第一融合数据和第二融合数据进行第三次融合处理得到第三融合数据。
[0025]步骤150，输出预测结果和定位结果。
[0026]对于步骤110，需要获取的数据包括：GPS数据、惯性导航数据以及步行者航位推算PDR数据。在确定GPS信号缺失的情况下，单独使用GPS进行定位会造成定位不准确，因此需要采集惯性导航数据和PDR数据进行定位的校准。
[0027]其中，对于获取GPS数据，接收GPS定位的经纬度信息和第一速度数据。先将经纬度信息变换成地心直角坐标下的坐标值，再将地心直角坐标下的坐标值转换成东北天坐标系下的坐标值。再考虑地球偏心率很小的情况下，也可以做一定的近似公式计算，直接将经纬度信息转化为东北天坐标系下的坐标值。将所述坐标值作为第一位置，将所述第一位置以及所述第一速度数据作为GPS数据。
[0028]对于获取惯性导航数据，以牛顿力学定律为基础，使用陀螺仪形成导航坐标系，使用磁力计测量偏航角，使用加速度计测量加速度；将所述加速度对时间进行积分并变换到
导航坐标系中得到第二速度，将第二速度对时间再次进行积分得到第二位置，得到的在导航坐标系中的第二速度、偏航角和第二位置作为惯性导航数据。
[0029]对于获取PDR数据，结合加速度计、陀螺仪以及磁力计获取加速度、角速率以及地磁航向；据所述加速度、角速率以及地磁航向使用步行者航位推算算法计算出的步长、方向以及第三位置作为PDR数据。
[0030]通常情况下有两种估计步长的模型：静态模型和动态模型。静态模型假设任何有效的步长都是定值，动态模型假设任何有效的跨步都具有不同的步长。使用动态模型进行步长的计算，假设在行走过程中加速度的变化与步长成比例，在一个周期内，加速度的变化可以用峰值与谷值的差来表示，
[0031]根据峰值与谷值的差可以计算出当前时刻的步长。
[0032]终端的Y轴到水平面的投影和地磁北极的夹角作为方向角。
[0033]对于当前时刻的位置，使用上一时刻的步长与上一时刻的方向角的余弦值或正弦值相乘，再将乘积与上一时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GPS信号缺失情况下的定位方法，其特征在于，包括：确定接收的初始GPS信号出现缺失时，获取GPS数据、惯性导航数据以及步行者航位推算PDR数据；将GPS数据和惯性导航数据进行第一次融合处理得到第一融合数据；将GPS数据和PDR数据进行第二次融合处理得到第二融合数据；将第一融合数据和第二融合数据进行第三次融合处理得到预测结果以及定位结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取GPS数据的具体步骤为：接收GPS定位的经纬度信息和第一速度数据；将经纬度信息转化为东北天坐标系对应的坐标值，将所述坐标值作为第一位置；将所述第一位置以及所述第一速度数据作为GPS数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取惯性导航数据的具体步骤为：结合磁力计、陀螺仪和加速度计测量偏航角和加速度；将所述加速度对时间进行积分，将计算结果变换到导航坐标系中，得到的在导航坐标系中的第二速度、偏航角和第二位置作为惯性导航数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取PDR数据的具体步骤为：结合加速度计、陀螺仪以及磁力计获取加速度、角速率以及地磁航向；根据所述加速度、角速率以及地磁航向使用步行者航位推算算法计算出的步长、方向以及第三位置作为PDR数据。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将GPS数据和惯性导航数据进行第一次融合处理得到第一融合数据，具体步骤为：以所述惯性导航数据作为状态变量构建第一状态方程并得到第一状态矩阵；将所述GPS数据和所述惯性导航数据作为第一观测值；将所述第一状态矩阵进行初始化，根据上一时刻的第一状态矩阵计算出当前时刻的第一状态矩阵得到第一先验状态估计值并计算第一先验估计协方差；根据所述第一先验估计协方差调整第一先...

【专利技术属性】
技术研发人员：王聪，马胜，张永欣，袁晶丽，王佩光，赵建伟，周航帆，聂海涛，
申请(专利权)人：国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：