[发明专利]一种室内自主三维空间定位信息融合方法

说明书

一种室内自主三维空间定位信息融合方法，其利用人体运动零瞬态特征抑制惯性器件长时漂移，通该方法包括：过对惯性测量组合和智能信息融合的复杂环境下人体非规则运动行为的认知，判断人体行为运动状况；分析人体线运动和角运动零瞬态特征，确定多部位传感信息零瞬态判别准则；建立动态环境下融合人体非规则运动行为特征的惯性定位方程；通过确立惯性定位方程零瞬态触发修正状态和触发修正关系，求解这种非线性、时变、变采样时间的特殊系统，从而解决室内自主三维空间定位问题。

技术领域

本发明涉及定位方法领域，特别是涉及一种室内自主三维空间定位信息融合方法。

背景技术

随着卫星导航和无线通信技术的发展，通过卫星定位、预置信标和数字地图匹配等方法，可以方便地获取个人位置信息(PDR，Pedestriant Dead Reckoning或PersonalDead Reckoning，运动人体导航与定位)。但对于无信标环境(卫星信号差、WiFi等通信系统因断电等原因无法使用)，特别是复杂建筑物内部、火灾现场等环境下的人员导航与定位问题，一直是国内外导航与位置服务的难题和研究热点。

当前，灾难救援现场经常出现轰燃、热辐射、浓烟、黑暗、地形复杂等多种复杂环境给救援工作带来极大不便，特别是消防救援现场。在目前消防装备条件下，难以对进入火灾现场的消防员进行实时跟踪定位。后方消防救援指挥员，由于不知道消防员所处位置和火灾现场的实际情况，很难对消防救援工作给予全面准确的指挥；消防官兵难以根据自身位置和地形环境迅速完成阶段任务，导致自带空气和水耗尽。而一旦消防员发生危险，后方救援人员无法判断消防员遇险时刻所处位置，只能通过搜寻呼救器声音或循迹方位灯来判断遇险位置，致使不能及时救助遇险队员。据报道，2013年10月，北京石景山喜隆多商场火灾中壮烈牺牲的消防员的遗言是“烟太大，迷路了”。因此，消防救援工作迫切需求一种能够确定消防队员位置和状态的自主定位技术。此外，中国作为煤矿大国，矿山众多，大小矿难也时有发生，而矿山矿井人员的跟踪难题却迟迟没有得到有效解决。传统惯性导航作为一种自主式的导航与定位技术，依靠其惯性器件(加速度计、陀螺)测量的载体运动信息来连续推算载体速度、位置和姿态，可为解决上述问题提供技术手段，但制约其在运动人体定位领域发展的关键在于人体运动形态影响及惯性器件的长时漂移。

本发明面向消防救援现场人员定位、矿山矿井人员跟踪的迫切需求，结合室内定位技术领域发展趋势，针对制约消防员、矿山矿井人员实时定位跟踪的关键技术瓶颈：“非自主”(需预置节点、抗干扰能力差)、“定位难”(无法实时精确定位)，提出一种室内自主三维空间定位信息融合方法。本发明能够解决传统消防救援现场消防员定位、矿山矿井的矿工定位等非正常环境中，人员无法自主定位的问题，克服传统借助预置节点方法的成本高、架设难度大的缺点，同时克服传统惯性测量单元的长时漂移大的缺点。本发明将为灾害现场、未知环境中消防人员、救灾抢险人员、矿工提供实时的导航和位置信息，以避免宝贵的专业人员牺牲，也适用于其他无卫星信号和无室内信标等环境中的导航定位，例如，方便人们在商场、机场、体育馆等建筑中找人、找地点、找出口，国防领域的单兵自主定位等。

发明内容

本发明公开了一种室内自主三维空间定位信息融合方法，其目的是为了解决传统消防救援现场消防员定位、矿山矿井的矿工定位等非正常环境中，人员无法自主定位的问题，克服传统借助预置节点方法的成本高、架设难度大的缺点，同时克服传统惯性测量单元的长时漂移大的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种室内自主三维空间定位信息融合方法，该方法利用人体运动零瞬态特征抑制惯性器件长时漂移，包括以下步骤：

(1)通过对惯性测量组合和智能信息融合的复杂环境下人体非规则运动行为的认知，判断人体行为运动状况；

(2)分析人体线运动和角运动零瞬态特征，确定多部位传感信息零瞬态判别准则；

(3)建立动态环境下融合人体非规则运动行为特征的惯性定位方程；