多IMU融合的定位系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多IMU融合的定位系统及方法，包括：多IMU融合模块和位置速度更新模块；多IMU融合模块：用于根据所述IMU的测量数据，得到虚拟融合IMU；位置速度更新模块：用于根据所述虚拟融合IMU进行定位处理。与现有技术相比，本发明专利技术通过多IMU的集成融合，提高了定位的可靠性和鲁棒性。位的可靠性和鲁棒性。位的可靠性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
多IMU融合的定位系统及方法


[0001]本专利技术涉及定位
，具体地，涉及一种多IMU融合的定位系统及方法。

技术介绍

[0002]消防人员在救火过程中，作业环境复杂危险，为保障消防人员和国家人民生命安全和财产安全，对消防人员的精确定位和跟踪的重要性日益突出。目前对于消防作业人员定位的方法多种多样，常用的定位方法包括惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）、全球卫星导航系统（GNSS）以及各种室内定位技术。
[0003]惯性测量单元（IMU）是一种低成本的运动传感器，可对移动平台的角速度和重力补偿的线性加速度进行测量，并广泛用于现代定位系统中。它是一种不依赖外部信息，基于自身的加速度、角速度等传感器进行计算，从而确定运动速度、方向和位置等信息，人员室内定位基本都是以IMU为基础，但是其缺点是：误差会随着时间积累，经过长时间后最终误差会变的很大，所以需要外部其他导航源对其修正，这势必会增加系统的复杂度和成本。
[0004]迄今为止，现有的惯性定位方法仅利用一个IMU。尽管单个IMU定位可以为不同的使用案例提供可接受的准确性和鲁棒性，但对于人员定位依旧存在如下挑战：零速度更新的判断逻辑所能获取的信息有限，从而不能实施准确的零速度更新算法，大大降低了位置计算的误差；单一IMU的系统冗余度较低，对于复杂的作业环境，可靠性很低；单一IMU的误差积累较快，有效的工作时间较短。
[0005]专利文献CN109827593A公开了一种基于多IMU的误差自标定方法、系统及存储介质，包括步骤一：将n个IMU根据同属性变量平行的原则进行正反面贴片，根据输出变量将n个IMU所有误差简化为三类综合误差的参数误差模型，基于统计信息对IMU输出最大和最小的量进行剔除，对剔除粗差的IMU进行零偏误差补偿，补偿方法为在输出量中直接加上零偏误差量，对补偿后的零偏误差值进行相同性质和方向的输出求均值，输出相应的加速度计、角速度和磁场速度。但该方法并未有效地解决复杂的作业环境下IMU可靠性低的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种多IMU融合的定位系统及方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种多IMU融合的定位系统，包括如下模块：多IMU融合模块和位置速度更新模块。
[0008]多IMU融合模块：用于根据IMU的测量数据，得到虚拟融合IMU；位置速度更新模块：用于根据虚拟融合IMU进行定位处理。
[0009]优选地，多IMU融合模块包括：多个IMU和多IMU集成处理单元。
[0010]优选地，定位处理包括：位置更新和速度更新。
[0011]优选地，多个IMU通过预设方式设置在设备上。
[0012]优选地，设备设置在作业人员的多个部位上。
[0013]根据本专利技术提供的一种多IMU融合的定位方法，适用于多IMU融合的定位系统，包
括：步骤1：获取每个IMU的测量数据；步骤2：根据多个IMU的相对位置关系，得到相对关系矩阵；步骤3：根据测量数据和相对关系矩阵，得到虚拟融合IMU；步骤4：根据虚拟融合IMU进行定位处理。
[0014]优选地，测量数据包括角速度数据和加速度数据；步骤1，包括：步骤101：根据每个IMU的陀螺仪，得到角速度数据；步骤102：根据每个IMU的加速度计，得到加速度数据。
[0015]优选地，步骤4，包括：步骤401：根据虚拟融合IMU，得到虚拟融合陀螺仪模型；步骤402：根据虚拟融合IMU，得到虚拟融合加速度计模型；步骤403：根据虚拟融合陀螺仪模型和虚拟融合加速度计模型进行定位处理。
[0016]优选地，通过最小二乘法对虚拟融合IMU进行优化。
[0017]优选地，定位处理包括：位置更新和速度更新。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过多IMU的集成融合，提高了系统的可靠性和鲁棒性。
[0019]2、本专利技术通过概率误差的优化求解，提高了IMU位置速度的更新精度。
[0020]3、本专利技术构建了虚拟集成IMU，是的位置速度更新的计算量不变，方便系统的开发和设计。
[0021]4、本专利技术的多IMU融合的定位系统，可以挂载或佩戴于人员的各个部位和装备上，并可自定义出不同的组合方案，方便不同场景的设计和使用。
[0022]5、本专利技术的多IMU融合的定位系统，可以避免单一IMU仅可依靠单一的运动模态来判断行走和奔跑的步态，从而进一步提高了位置和速度的定位精度。
附图说明
[0023]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的多IMU集成处理单元的流程示意图；图3为本专利技术的流程示意图；图4为本专利技术的位置速度更新的示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0025]图1为本专利技术的结构示意图，如图1所示，本专利技术提供了一种多IMU融合的定位系
统，包括如下模块：多IMU融合模块和位置速度更新模块。其中，多IMU融合模块中包括多个IMU，如图1所示，可以表示为：IMU1、IMU2、
…
、IMUn；多IMU融合模块中还包括多IMU集成处理单元，多IMU集成处理单元接收并处理所有IMU的测量信息，并对多IMU的测量信息进行融合优化，构建一个虚拟融合IMU。位置速度更新模块包括位置速度更新，将多IMU融合模块所建立的虚拟融合IMU进行位置更新和速度的更新。
[0026]其中，多IMU融合模块：用于根据IMU的测量数据，得到虚拟融合IMU；位置速度更新模块：用于根据虚拟融合IMU进行定位处理。
[0027]具体地，本专利技术中将所有物理IMU的测量概率映射到一个虚拟融合IMU上，并通过使用最小二乘估计器进行随机估计。据此，可以使用基于经典滤波器或基于优化的传感器融合算法进行定位处理。
[0028]优选地，多IMU融合模块包括：多个IMU和多IMU集成处理单元。
[0029]具体地，多个IMU通过预设方式设置在设备上。
[0030]本专利技术中对于预设方式的设置不做限制，可以根据具体的情况进行设置，示例性地，预设方式包括但不限于阵列、直线或者堆叠等方式。
[0031]优选地，设备设置在作业人员的多个部位上。
[0032]优选地，定位处理包括：位置更新和速度更新。
[0033]具体地，多IMU融合模块可以包含有二个或二个以上IMU。并且，这些IMU可以是同一型号的，也可以配置不同性能或不同的型号。
[0034]其中，多个IMU的物理位置可以排布于同一设备上，具体地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多IMU融合的定位系统，其特征在于，所述系统包括：多IMU融合模块和位置速度更新模块；多IMU融合模块：用于根据所述IMU的测量数据，得到虚拟融合IMU；位置速度更新模块：用于根据所述虚拟融合IMU进行定位处理。2.根据权利要求1所述的多IMU融合的定位系统，其特征在于，所述多IMU融合模块包括：多个所述IMU和多IMU集成处理单元。3.根据权利要求1所述的多IMU融合的定位系统，其特征在于，所述定位处理包括：位置更新和速度更新。4.根据权利要求2所述的多IMU融合的定位系统，其特征在于，多个所述IMU通过预设方式设置在设备上。5.根据权利要求4所述的多IMU融合的定位系统，其特征在于，所述设备设置在作业人员的多个部位上。6.一种多IMU融合的定位方法，其特征在于，适用于权利要求1所述的多IMU融合的定位系统，所述方法包括：步骤1：获取每个所述IMU的测量数据；步骤2：根据多个所述IMU的相对位置关系，得到相对关系矩阵；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹熠峰，杨勇，
申请(专利权)人：江苏德一佳安防科技有限公司，
类型：发明
国别省市：