一种决策切换的室内外联合定位方法技术

本发明专利技术公开了一种决策切换的室内外联合定位方法，包括以下步骤:步骤一：INS解算单元获取当前采样点的室内/外原始观测量，通过积分算子连续测出运动体的当前位置；步骤二：组合观测量优化模块对INS解算单元获取的室内/外原始观测量的误差，采用滤波算法得到估计误差对观测量进行修正；步骤三：组合判决模块对修正后的观测量进行决策分析，得到判决指标；步骤四：模式切换模块根据判决指标得到的决策结果，并制定内外交织区域的定位模式，本发明专利技术通过合理的安排整个室内外定位切换方法的结构，使得组合观测量优化模块、组合判决模块和模式切换模块一齐完成无缝高精度定位切换过程，节省了计算资源，有效提高了室内外交织区域的定位精度。域的定位精度。域的定位精度。

【技术实现步骤摘要】
一种决策切换的室内外联合定位方法


[0001]本专利技术涉及组合导航
，具体涉及一种决策切换的室内外联合定位方法。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术的快速发展，定位技术已经渗透到了人们生活的方方面面，成为人们不可或缺的应用。它在用于自然灾害搜寻、急救人员定位、交通运输、车辆导航等应用场景发挥着重要作用。在一些自然灾害频繁发生的无人值守区域，如地震和泥石流滑坡地区，通过无人机与无线定位技术的结合，实时监控和及时通报能够减少灾害发生所造成的财产损失。根据定位技术应用的场景不同，定位技术可以划分为室内定位和室外定位。室外定位具有定位场景多样、范围广和距离远的特点。目前应用最广泛的室外定位技术主要为卫星定位。室内环境复杂多样，具有较多的建筑障碍物，定位时更容易受到信号折射与信号衰减问题的影响。常见的室内定位技术有UWB、RFID和ZigBee等。
[0003]定位技术的不断发展对室内外联合定位技术提出更迫切的需求，尤其是当前定位技术在室内外信号重叠区域的定位难题亟待解决。现有的室内外联合定位技术主要有加权策略和自适应滤波，这些方法将系统不同模式下的定位信息融合为一个相对精准的定位点。加权策略的权值需根据环境因素及时更改，其误差较大且用户体验差。自适应滤波法多应用于线性系统融合滤波，但是在处理强非线性系统时存在发散性和精度较差的问题

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种决策切换的室内外联合定位方法，通过合理的安排整个室内外定位切换方法的结构，使得组合观测量优化模块、组合判决模块和模式切换模块一齐完成无缝高精度定位切换过程，节省了计算资源，有效提高了室内外交织区域的定位精度，同时，采用基于决策切换的方法，根据接收的信号制定特定的优化策略对观测量进行判定并制定模式切换方案，根据设计好的决策变量实现特定的切换方案，有效提高了室内外定位切换方案的可靠性。
[0005]本专利技术所解决的技术问题为：
[0006](1)在开阔的室外环境下，卫星定位系统可提供较精确的定位服务。而在建筑物内部，由于卫星信号穿透减弱的影响，从而必须在这些场景中采用一些室内定位方法，为了弥补在室内外交织区域定位结果不平滑的缺陷，需在这些区域中采取联合定位方式，实现室内外无缝高精度定位，以满足不断提升的客户需求；
[0007](2)室内定位和室外定位的无缝切换是指由于用户的移动，使用户接收到的信号强度发生变化，无缝切换的实质是定位模式的选择过程，这种重新选择过程要求需时短、切换频率低、切换次数少等原则。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种决策切换的室内外联合定位方法，包括以下步骤:
[0010]步骤一：INS解算单元获取当前采样点的室内/外原始观测量，室内/外原始观测量
包括角速度值和加速度值，通过积分算子连续测出运动体的当前位置；
[0011]步骤二：组合观测量优化模块对INS解算单元获取的室内/外原始观测量的误差进行鉴别，采用滤波算法得到估计误差对观测量进行修正；
[0012]步骤三：组合判决模块对修正后的观测量进行决策分析，得到判决指标；
[0013]步骤四：模式切换模块根据判决指标得到的决策结果，并制定内外交织区域的定位模式。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：步骤一中角速度值和加速度值的获取是通过陀螺仪和加速度计处理获得。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：组合观测量优化模块包括UWB/INS组合观测量优化和BD/INS组合观测量优化；
[0016]UWB/INS组合观测量优化对观测量的处理，包括以下步骤：
[0017]S21：采用差分法对室内定位模式的UWB定位值和惯导单元得到INS定位值进行处理，得到UWB/INS组合观测量；
[0018]S22：UWB/INS组合观测量经误差估计滤波器处理后得到INS定位误差估计值；
[0019]S23：将S22中得到的INS定位误差估计值反馈至INS解算单元进行补偿，形成闭环反馈；
[0020]S24：将误差估计滤波器输出的优化结果和UWB/INS组合观测量传送至组合判决模块；
[0021]BD/INS组合观测量优化对观测量的处理，包括以下步骤：
[0022]S211：采用差分法对室内定位模式的BD定位值和惯导单元得到INS定位值进行处理，得到BD/INS组合观测量；
[0023]S222：BD/INS组合观测量经误差估计滤波器处理后得到INS定位误差；估计值
[0024]S233：将S222得到的定位误差估计值反馈至INS单元模块进行补偿，形成闭环反馈
[0025]S244：将滤波器输出的优化结果和BD/INS组合观测量传输给组合判决模块。
[0026]作为本专利技术进一步的方案：组合判决模块对修正后的观测量处理，包括以下步骤：
[0027]S31：首次迭代时，根据室内外联合定位方案设置合理的决策周期，当INS解算单元运行时间大于决策周期时，执行下述操作并为后续的切换方案确定提供决策变量；
[0028]S32：采用INS误差修正判决方法：
[0029]若INS和UWB定位结果的差值超过设定的误差门限，则判定INS单元的漂移误差较大，输出决策变量A＝1，继续执行以下步骤；
[0030]否则输出决策变量A＝0，转到S34；
[0031]S33：为防止漂移误差在模式切换中影响系统判断，引入INS累计误差修正模块，对涉及到INS单元漂移误差的定位结果加以修正；
[0032]S34：若INS和BD定位结果的差值超过设定的误差门限，则判定INS单元的漂移误差较大，输出决策变量B＝1，继续执行以下步骤；
[0033]否则输出决策变量B＝0，转到S36；
[0034]S35：为防止漂移误差在模式切换中影响系统判断，引入INS累计误差修正模块，对涉及到INS单元漂移误差的定位结果加以修正；
[0035]S36：比较UWB/INS组合观测量和BD/INS组合观测量的定位精度：
[0036]若UWB/INS定位方式的可信度较高，则室内定位信号与INS单元的联合定位具有更高的定位精度和可靠性，输出决策变量C＝1；
[0037]若BD/INS定位方式的可信度较高，则室外定位信号与INS单元的联合定位具有更高的定位精度和可靠性，输出决策变量C＝0；
[0038]S37：运行时间每达到最小决策周期一次，执行S32
‑
S36步骤。
[0039]作为本专利技术进一步的方案：步骤四中的模式切换模块根据室内定位信号和室外定位信号的可用情况划分为多种模式，每种模式采用不同的定位方案：
[0040]S41:UWB定位模式，即靠近室内定位环境，UWB定位精度较高，将UWB定位标签向周围发送纳秒级的脉冲信号，周围的UWB基站接收并测量上述脉冲信号，采集到的定位测量信息作为TDOA定位算法的输入进行高精度位置计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种决策切换的室内外联合定位方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一：INS解算单元获取当前采样点的室内/外原始观测量，室内/外原始观测量包括角速度值和加速度值，通过积分算子连续测出运动体的当前位置；步骤二：组合观测量优化模块对INS解算单元获取的室内/外原始观测量的误差进行鉴别，采用滤波算法得到估计误差对观测量进行修正；步骤三：组合判决模块对修正后的观测量进行决策分析，得到判决指标；步骤四：模式切换模块根据判决指标得到的决策结果，并制定内外交织区域的定位模式。2.根据权利要求1所述的一种决策切换的室内外联合定位方法,其特征在于，步骤一中角速度值和加速度值的获取是通过陀螺仪和加速度计处理获得。3.根据权利要求1所述的一种决策切换的室内外联合定位方法,其特征在于，步骤二中，组合观测量优化模块包括UWB/INS组合观测量优化和BD/INS组合观测量优化；UWB/INS组合观测量优化对观测量的处理，包括以下步骤：S21：采用差分法对室内定位模式的UWB定位值和惯导单元得到INS定位值进行处理，得到UWB/INS组合观测量；S22：UWB/INS组合观测量经误差估计滤波器处理后得到INS定位误差估计值；S23：将S22中得到的INS定位误差估计值反馈至INS解算单元进行补偿，形成闭环反馈；S24：将误差估计滤波器输出的优化结果和UWB/INS组合观测量传送至组合判决模块；BD/INS组合观测量优化对观测量的处理，包括以下步骤：S211：采用差分法对室内定位模式的BD定位值和惯导单元得到INS定位值进行处理，得到BD/INS组合观测量；S222：BD/INS组合观测量经误差估计滤波器处理后得到INS定位误差；估计值S233：将S222得到的定位误差估计值反馈至INS单元模块进行补偿，形成闭环反馈S244：将滤波器输出的优化结果和BD/INS组合观测量传输给组合判决模块。4.根据权利要求1所述的一种决策切换的室内外联合定位方法,其特征在于，步骤三中，组合判决模块对修正后的观测量处理，包括以下步骤：S31：首次迭代时，根据室内外联合定位方案设置合理的决策周期，当INS解算单元运行时间大于决策周期时，执行下述操作并为后续的切换方案确定提供决策变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清海，王承越，沈中，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：