基于惯性定位误差修正的导航方法及装置及可穿戴设备制造方法及图纸

本申请公开了一种基于惯性定位误差修正的导航方法及装置及可穿戴设备。其中，该方法包括：通过惯性传感器采集待导航对象的惯性数据，并基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位，得到所述待导航对象的惯性定位数据；基于栅格化平面地图构建隐式建模地图，并利用非递归贝叶斯地图滤波器来匹配所述惯性定位数据和所述隐式建模地图，以修正所述待导航对象的所述惯性定位数据；基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航。本申请解决了相关技术中惯性导航存在累积误差的技术问题。术问题。术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于惯性定位误差修正的导航方法及装置及可穿戴设备


[0001]本申请涉及导航领域，具体而言，涉及一种基于惯性定位误差修正的导航方法及装置及可穿戴设备。

技术介绍

[0002]行人导航系统在许多领域有着巨大的需求，通常来说，卫星导航是解决行人定位问题的首要选择，但是卫星导航存在很多局限性，例如峡谷效应、多径效应、堵塞等问题，此外，在室内或地下等区域，由于卫星信号的衰减或者遮蔽会导致卫星定位失准或者完全无法使用。
[0003]在过去二十年里，微机电技术取得了快速发展，惯性传感器变得更加轻便、可穿戴，惯性传感器采集的数据可用于建立行人惯性导航系统，但是惯性传感器的偏置和噪声会导致严重的定位误差。
[0004]而且，传统的行人航位推算的航向误差较大，在没有外部校正(例如卫星导航、UWB等)的情况下，惯性导航航向偏差的问题通常采用粒子滤波的方法来解决，然而IMU的计算能力有限。并且，由于传统的行人导航系统初始定位都需要由用户手动输入或通过辅助系统粗略估计，精确度不高或者操作繁琐。
[0005]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种基于惯性定位误差修正的导航方法及装置及可穿戴设备，以至少解决相关技术中惯性导航存在累积误差的技术问题。
[0007]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于惯性定位误差修正的导航方法，包括：通过惯性传感器采集待导航对象的惯性数据，并基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位，得到所述待导航对象的惯性定位数据；基于栅格化平面地图构建隐式建模地图，并利用非递归贝叶斯地图滤波器来匹配所述惯性定位数据和所述隐式建模地图，以修正所述待导航对象的所述惯性定位数据；基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航。
[0008]在一个示例中，基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位包括：利用所述惯性传感器对所述待导航对象进行步态检测，并基于所检测出的步态，推算所述待导航对象的步长；利用所述惯性传感器的矩阵变换得出所述待导航对象的方向角的变化，并基于所述方向角的变化推算出所述待导航对象的方向；基于所推算出的步长和方向，对所述待导航对象进行定位。
[0009]在一个示例中，基于栅格化平面地图构建隐式建模地图包括：根据节点链接模型，在热图中生成所述隐式建模地图中走廊的轮廓；基于所述走廊的宽度，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理，并在所述隐式建模地图中模拟所述走廊的墙约束，确定所述墙的边界；在所述墙的边界之外，将所述热图得分降至零，以生成所述隐式建模地图。
[0010]在一个示例中，基于所述走廊的宽度，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理，包括：基于所述走廊的宽度，确定高斯核的方差；基于所确定的高斯核的方差，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理。
[0011]在一个示例中，所述步态包括以下至少之一：足跟着地、足平放、足跟离地和趾离地。
[0012]在一个示例中，基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航，包括：基于所修正后的所述惯性定位数据，用多重假设检验方法，初始化所述待导航对象的起始点和方向。
[0013]在一个示例中，用多重假设检验方法，初始化所述待导航对象的起始点和方向，包括：利用自动轨迹初始化的所述多重假设检验方法，从所述栅格化平面地图中提取出所述待导航对象行进的可能方向；利用惯性导航解算的相对性属性，限制所述可能方向的数量；基于限制后的所述可能方向的数量，确定所述待导航对象的方向，以对所述待导航对象进行导航。
[0014]在一个示例中，从所述栅格化平面地图中提取出所述待导航对象行进的可能方向，包括：将修正后的所述惯性定位数据视为所述惯性传感器的估算输出；用协方差矩阵赋值所述估算输出的二元正太分布，以构建所述非递归贝叶斯地图滤波器。
[0015]根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种基于惯性定位误差修正的导航装置，包括：定位模块，被配置为通过惯性传感器采集待导航对象的惯性数据，并基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位，得到所述待导航对象的惯性定位数据；修正模块，被配置为基于栅格化平面地图构建隐式建模地图，并利用非递归贝叶斯地图滤波器来匹配所述惯性定位数据和所述隐式建模地图，以修正所述待导航对象的所述惯性定位数据；导航模块，被配置为基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航。
[0016]根据本申请实施例的又一方面，还提供了一种可穿戴设备，包括基于惯性定位误差修正的导航装置。
[0017]在本申请实施例中，基于栅格化平面地图构建隐式建模地图，并利用非递归贝叶斯地图滤波器来匹配所述惯性定位数据和所述隐式建模地图，以修正所述待导航对象的所述惯性定位数据；基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航，解决了相关技术中惯性导航存在累积误差的技术问题。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0019]图1是根据本申请实施例的一种基于惯性定位误差修正的导航方法的流程图；
[0020]图2是根据本申请实施例的另一种基于惯性定位误差修正的导航方法的流程图；
[0021]图3是根据本申请实施例的人体行走步态分析图；
[0022]图4是根据本申请实施例的隐式建模地图的示意图；
[0023]图5是根据本申请实施例的量化间距为1.5m的初始假设示意图；
[0024]图6是根据本申请实施例的行人定位方法的流程示意图；
[0025]图7是根据本申请实施例的一种基于惯性定位误差修正的导航装置的结构示意
图；
[0026]图8是根据本申请实施例的一种可穿戴设备的结构示意图。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0028]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0029]实施例1
[0030]根据本申请实施例，提供了一种基于惯性定位误差修正的导航方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性定位误差修正的导航方法，其特征在于，包括：通过惯性传感器采集待导航对象的惯性数据，并基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位，得到所述待导航对象的惯性定位数据；基于栅格化平面地图构建隐式建模地图，并利用非递归贝叶斯地图滤波器来匹配所述惯性定位数据和所述隐式建模地图，以修正所述待导航对象的所述惯性定位数据；基于所修正后的所述惯性定位数据，对所述待导航对象进行导航。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述惯性数据对所述待导航对象进行定位包括：利用所述惯性传感器对所述待导航对象进行步态检测，并基于所检测出的步态，推算所述待导航对象的步长；利用所述惯性传感器的矩阵变换得出所述待导航对象的方向角的变化，并基于所述方向角的变化推算出所述待导航对象的方向；基于所推算出的步长和方向，对所述待导航对象进行定位。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于栅格化平面地图构建隐式建模地图包括：根据节点链接模型，在热图中生成所述隐式建模地图中走廊的轮廓；基于所述走廊的宽度，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理，并在所述隐式建模地图中模拟所述走廊的墙约束，确定所述墙的边界；在所述墙的边界之外，将所述热图得分降至零，以生成所述隐式建模地图。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于所述走廊的宽度，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理，包括：基于所述走廊的宽度，确定高斯核的方差；基于所确定的高斯核的方差，对所述走廊的轮廓进行模糊化处理。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步态包括以下至少之一：足跟着地、足平放、...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，李怀军，黄倩，周云涛，张勇，卫永华，赵辉，刘宁，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：