[发明专利]一种室内CSS/INS组合导航系统

说明书

本发明公开了一种室内CSS/INS组合导航系统，本发明的CSS盲节点、INS惯性导航器件分别安装在行人肩部和足部上，并分别与数据处理模块通信，CSS锚节点安装在机器人运行的定位空间内。CSS盲节点用于获取移动机器人到锚节点的距离信息并解算为定位结果，上传到数据处理模块，INS器件用于获取个人的运动状态信息并上传数据处理模块，最后数据处理模块利用扩展卡尔曼滤波对INS的导航信息与CSS定位的结果进行融合，输出稳定、准确的定位结果。本发明有效地降低了室内复杂环境下多径对CSS的影响，满足了室内分米级高精度定位的需求，为广域室内高精度定位导航应用提供技术支持。

技术领域

本发明涉及室内环境下组合导航定位技术，尤其涉及一种室内CSS/INS组合导航系统。

背景技术

随着现代社会的不断发展，城镇化进程加快，智慧城市，智慧物流，智能工厂等领域的建设都被提上日程，物联网生态链逐渐走向成熟，对定位的需求将大大的增加，无论是室内定位还是室外定位领域都将迎来爆发性的市场机遇。在室外，由GPS和GLONASS、北斗、GALILEO等组成的GNSS(Global Navigation Satellite System)系统能提供较好的导航定位服务，而室内被誉为定位的最后一公里，随着移动终端设备的大幅增加以及人们室内活动的时间变长，室内定位逐渐成为刚需。但在室内，由于卫星信号受到严重遮挡，信号强度和信号质量都很差，几乎不能覆盖到人们经常工作和活动的室内，无法提供导航定位服务。

室内定位被认为未来科技发展的主要应用技术之一，其拥有广泛的应用空间和商业价值，室内定位技术的研究近些年来越来越热门。当前常用的室内定位技术主要有伪信标定位，超声波定位，Zig Bee无线定位，超宽带(Ultra Wide Band，UWB)定位，WiFi定位，蓝牙定位，基于无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)定位，惯性测量定位等，但这些定位技术在定位精度、系统成本、鲁棒性及适用的环境范围各有不同，当前单一的定位方式很难同时满足高精度、高实时性、高可靠性、低成本、低复杂度的要求。因此选择多个室内定位方法相融合，即选择多种定位技术组合导航的方式，成为当前室内导航定位的主要研究方向。

当前室内组合导航定位有效的提高了定位系统的整体性能，因此有选择WiFi与行人航迹推算(pedestrian dead reckoning.PDR)进行融合定位，定位精度平均误差可达1.24m，或是WiFi和手持设备上的微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)传感器的室内行人导航定位的方法，最大定位误差为2.5m，但是随着室内组合导航技术的发展，基于WiFi的定位精度愈加满足不了室内定位高精度的要求；同时研究选择INS与具有独特定位优势的超宽带(ultra wideband，UWB)系统进行组合导航，虽然基于UWB技术的组合定位方法定位精度可达到亚米级别，满足高精度定位的需求，但UWB基站信号带宽较大，使得硬件设备的复杂度较高，价格昂贵，同时UWB通信距离有限，难以满足广域大面积的室内导航定位需求。因此在满足广域室内定位精度的需求下，选择硬件成本合适，对其他无线通信系统干扰较小，且通信范围更广的通信方式对于组合导航来说具有重要意义。

发明内容

本发明针对当前组合导航定位中存在的难题，提出了一种室内CSS/INS组合导航系统，该系统中使用CSS技术作为组合导航中主定位技术，使用扩展卡尔曼滤波对INS获取的行人导航信息与CSS定位的结果进行数据融合，有效提高了定位精度。

一种室内CSS/INS组合导航系统，包括：CSS盲节点、CSS锚节点、INS惯性导航器件和数据处理模块；CSS盲节点、INS惯性导航器件分别与数据处理模块通信；所述惯性导航器件(INS)安装在行人的足部，用于测量行人的位置、速度、姿态信息；所述CSS盲节点安装在行人的肩部，用于测量行人到CSS锚节点的距离信息并解算为定位结果；所述CSS锚节点安装在待定位空间内，用于测量与盲节点之间的距离；所述数据数据处理模块用于对上传的定位信息和INS信息进行数据融合。