[发明专利]一种基于空间环境磁场特征的无源组合定位方法

说明书

本发明涉及一种基于空间环境磁场特征的无源组合定位方法，将惯导+地磁+地图进行技术组合进行无源组合定位，不需要任何硬件部署、不向外发射和接收电磁信号、不需要维护、可以分辨楼层、不易受遮挡和干扰的优点；特别是针对磁场信号容易受到环境中不断变化的低频电、磁信号干扰，本发明提出事先对磁传感器进行标校，定位时实时对磁干扰进行识别和消除的处理方法，提高磁场测量精度；同时通过匹配算法的改进，提高地磁定位的稳定性，从而确保了该室内定位系统的鲁棒性和对绝大多数应用场景的适应性。

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其是一种基于空间环境磁场特征的无源组合定位方法。

背景技术

室内定位技术是指一种利用无线移动通信网络，通过对接收到的无线电波的一些参数或其他信息进行测量，根据特定的算法对人、车辆或设备在某一时间所处的地理位置进行精确测定，以便为定位终端用户提供相关的位置信息服务，或进行实时检测和追踪的定位与导航技术。

应用比较多的室内定位技术包括蓝牙、WIFI、射频识别(RFID)、超宽带(UWB)、红外和超声波、Zigbee等。蓝牙定位技术数据传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大；WIFI传输距离较短，功耗较高，受噪声信号干扰大；RFID不具有通信能力，抗干扰能力较差，不便于整合到其他系统之中，且用户的安全隐私保障和国际标准化都不够完善；UWB定位技术功耗较高，同时该系统成本高；红外线只能视线传播，穿透性能极差，布局复杂，成本较高，也极易受灯光、烟雾等环境因素影响；超声波在空气中的衰减较大，不适用于大型场合，反射测距时受多径效应和非视距传播影响很大，造成需要精确分析计算的底层硬件设施投资，成本太高；Zigbee传输速率低，定位精度对算法要求较高。

目前，90％以上的室内定位技术是基于WiFi和蓝牙等无线基站的方式，这种定位方法，要么覆盖范围小，要么需要复杂的部署、硬件和安装，维护成本非常高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于空间环境磁场特征的无源组合定位方法，用以解决传统的无线定位技术覆盖范围小，需要在室内部署无线基站，导致安装和维护成本较高的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种基于空间环境磁场特征的无源组合定位方法，包括如下步骤：

步骤S1、数据的采集和存储，包括地磁图数据的存储、地图数据的存储、传感器原始参数的存储、惯性数据的采集、磁场数据的采集；

步骤S2、数据的预处理，包括惯性数据校正、磁场数据校正和干扰磁场的识别分离；

步骤S3、根据校正后的惯性数据进行IMU定位，结合IMU定位的定位结果，根据校正和去除干扰后的磁场数据进行地磁匹配定位，结合数字地图数据，对地磁匹配定位结果进行滤波，并修正IMU参数，得到组合定位结果。

进一步地，所述步骤S2中干扰磁场的识别分离过程包括：

对采集到的磁场数据进行中值滤波；

对滤波后的数据进行一阶差分，放大台阶信号；

去除台阶信号；

对去除台阶信号的地磁数据用测量数据一阶差分的均值代替，并进行积分还原，得到干扰分离后的地磁数据。

进一步地，所述步骤S3包括如下子步骤：

S301、利用校正后惯性数据进行IMU定位；

S302、结合IMU定位的定位结果，通过地磁匹配进行地磁定位；

S302、结合数字地图数据，对地磁匹配定位结果进行滤波，并修正IMU参数，得到组合定位结果。