封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法技术

本发明专利技术公开了一种封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法。属于惯性/磁场行人导航系统技术领域，具体步骤：使用N个粒子通过蒙特卡洛采样方法对t时刻行人的位姿s

【技术实现步骤摘要】
封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法


[0001]本专利技术属于惯性/磁场行人导航系统
，涉及一种封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法。

技术介绍

[0002]现有技术中，封闭环境行人定位信息是特种作业人员安全高效完成作业任务的重要保障，在地质勘探、消防救灾等特殊复杂的场景下，特种作业人员通常处于封闭环境中。因导航卫星信号容易被干扰、遮蔽且信号不连续，卫星导航难以满足特种作业人员实时、稳定的定位需求。其次，环境未知且复杂，作业人员需要实时掌握当前环境地图信息，这对定位导航系统的环境感知能力提出了新的挑战。
[0003]基于惯性传感器的导航定位技术具有体积小、成本低、功耗低、抗干扰性强的特性，但由于传感器噪声等因素，其定位误差随时间累积。针对惯性行人定位系统的累积误差通常借助行人行走过程中的周期性静止特性，建立系统的速度观测，修正惯性导航系统的定位误差。然而由于速度对位置的观测只能抑制位置误差的发散，无法消除定位累积误差，使用该类方法的系统定位误差仍然随时间累积，无法实现长时间稳定可靠定位。因此，在行人运动过程中如何消除惯性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，具体操作步骤如下：(1)、使用N个粒子通过蒙特卡洛采样方法对t时刻的行人位姿s
t
进行预测采样(2)、根据步骤(1)中行人位姿s
t
的预测采样对每个粒子构建栅格地图Θ
[m]
，后使用磁场测量mag
t
构造所构建栅格地图Θ
[m]
的一致性判别准则，判定每个粒子的一致性判别结果(3)、根据构建的栅格地图Θ
[m]
中每个栅格的占用次数从而建立地图观测模型；再根据构建的栅格地图Θ
[m]
中一致性判别结果结合建立的地图观测模型从而更新栅格地图；(4)、结合步骤(2)的一致性判别结果和步骤(3)中建立的地图观测模型，通过权重更新实现对定位和构图误差的修正。2.根据权利要求1所述的封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述使用N个粒子通过蒙特卡洛采样方法对t时刻的行人位姿s
t
进行预测采样的过程具体是：(1.1)、对t
‑
1时刻的行人位姿分布s
t
‑1进行蒙特卡洛采样；(1.2)、再对t时刻步长
‑
航向变化控制向量u
t
进行蒙特卡洛采样；(1.3)、建立行人运动过程的航位推算概率模型，对行人位姿s
t
进行一步预测，最终得到t时刻行人位姿s
t
的预测采样3.根据权利要求2所述的封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，所述行人位姿s
t
具体如下式所示：s
t
＝[x
t
,y
t
,ψ
t
]
T
，式中，x为方向坐标，y为方向坐标，ψ为航向角,上标T为向量的转置。4.根据权利要求2所述的封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，在步骤(1.1)中，所述对t
‑
1时刻行人位姿分布s
t
‑1进行蒙特卡洛采样具体如下式所示：进行蒙特卡洛采样具体如下式所示：式中，s
t
‑1为行人t
‑
1时刻位姿向量，u
t
‑1为t
‑
1时刻控制向量，z
t
‑1为t
‑
1时刻观测向量，p(s
t
‑1|z
t
‑1,u
t
‑1)为t
‑
1时刻行人的位姿分布，为t
‑
1时刻第m个粒子行人位姿向量的采样结果，为第m个粒子的权重，N为粒子总数。5.根据权利要求2所述的封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，在步骤(1.2)中，所述对t时刻步长
‑
航向变化控制向量u
t
进行蒙特卡洛采样具体如下式所示：其中，上标[m]表示第m个粒子且
式中，为t时刻步长测量值，σ
d
为步长测量噪声标准差，为t时刻航向变化测量值σ
Δψ
为航向变化测量噪声标准差，N表示正态分布；表示t时刻第m个粒子的步长采样结果，表示t时刻第m个粒子航向变化采样结果；为t
‑
1时刻第m个粒子的航向，为t时刻第m个粒子的步长
‑
航向变化控制向量采样结果。6.根据权利要求2所述的封闭环境下磁场叠加的惯性行人SLAM方法，其特征在于，在步骤(1.3)中，所述的航位推算概率...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁一鸣，熊智，崔岩，李婉玲，曹志国，王铮淳，李晓东，陈芷心，孙银收，张苗，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：