[发明专利]一种航向误差修正方法与装置及磁场检测方法与装置

说明书

本发明提供一种航向误差修正方法，包括如下步骤：(a)采集磁场测量数据、陀螺仪测量数据、加速度计测量数据；(b)计算检验统计量；(c)判定在人员行进中第s步到第s+m‑1步之间对应的时间区间内磁场是否处于稳态；(d)若磁场处于稳态，则将磁场解算航向作为观测量，利用卡尔曼滤波对航向角误差进行估计，利用航向角误差对人员的航向进行修正。本发明还提供一种航向误差修正装置，包括加速度计、陀螺仪、磁力计、信号采集单元、信号处理单元。本发明还提供一种磁场检测方法与装置。

技术领域

本发明涉及一种航向误差修正方法，尤其涉及一种陀螺仪航向漂移误差修正方法。本发明属于室内人员自主定位技术领域，具体说是一种利用稳态磁场修正陀螺仪航向漂移误差的方法与装置及磁场检测方法与装置。

背景技术

在基于微惯导的人员自主定位技术中，利用固定在人员足部微机电系统(Micro-electromechanical Systems,MEMS)MEMS的惯性测量单元(包括微型加速度计和微型陀螺仪)对人体运动进行测量，积分推演获得人员运动轨迹。该技术无需在定位场所预先安装任何设备，具有自主性、低功耗及便携性等优势，已成为卫星导航定位不可靠情况下重要的“补盲”手段。

受制造工艺水平的限制，微型陀螺仪在实际的应用中会产生漂移，导致陀螺仪解算航向误差随时间不断积累，导致定位误差不断增大。地磁场是一种稳定的地理信息，通常被用于辅助修正陀螺仪航向误差。但在室内场景中，由于地磁场受墙体、电子设备等的干扰比较严重，导致地磁场解算航向存在较大误差。

考虑到地磁场在某些地点或者时间段受到的干扰很小，受到干扰很小的磁场称为稳态磁场。在稳态磁场中，解算出的航向误差可以忽略，因此可用来修正陀螺仪航向误差。

从受干扰磁场中提取稳态磁场依赖于稳态磁场检测方法。传统的稳态磁场检测方法通过磁场幅度的变换率作为判断磁场受干扰程度的依据，当磁场幅度变化率小于某一阈值时，判定该时刻磁场处于稳态。若磁场在短时间内受到比较稳定的干扰，则该方法很容易造成虚警检测，即误将受干扰磁场判定为稳态磁场。若用其解算航向值修正陀螺仪航向，反而会引入额外的误差，极大地影响测量精度。在受到干扰的情况下，磁场在导航坐标系(东-北-天)三个轴向的受干扰程度往往是不相同的，即各轴向磁场变化比例不同，导致解算出来的航向存在较大的波动，而这样的磁场航向角无法有效的被用来修正陀螺仪航向角的长期漂移特性。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有技术中利用稳态磁场的解算航向值修正陀螺仪航向会引入额外的误差的问题，提供一种新的航向误差修正方法与装置及磁场检测方法与装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种航向误差修正方法，包括如下步骤：

(a)人员行进中，以固定周期采集磁场测量数据、陀螺仪测量数据、加速度计测量数据；

(b)利用下式计算检验统计量T