[发明专利]一种行人导航定位中的自适应零速修正方法

说明书

本发明一种行人导航定位中的自适应零速修正方法，在行人足跟部穿戴导航模块，所述导航模块由陀螺仪和加速度计组成，本发明方法使用MEMS单元获得的信息，根据阈值判定行走零速状态。在零速状态时，构成全维度状态观测量，设计卡尔曼滤波器，得到行人更精确的速度位置信息。在缺少外部导航信息的情况下，消除惯性导航累积误差，提高定位精度。

技术领域

本发明涉及一种行人导航定位中的自适应零速修正方法，属于惯性导航技术领域。

背景技术

个人导航系统能够实时跟踪人员的速度、姿态、位置等信息，通过无线通讯传递给终端进行显示，实时监控人员运动状态和位置变化。能够应用于战场作战指挥、人员搜救、战场侦察，提高作战实时反应，增加作战成功率。

目前的行人导航系统主要依赖卫星、UWB、WIFI等外部导航信息来实现，卫星定位能实现较好的定位精度，但在有遮挡的室内情况下定位失效。UWB、WIFI等定位方法虽然能够实现室内定位，但是需要预先铺设基站，使定位区域受到限制。基于MEMS惯性器件的个人导航系统体积小、自主性高、价格低、适合规模量产，在军事行动、反恐、消防等领域有很好的应用。基于惯性导航的人员定位系统存在定位误差随时间累积的缺点。本发明提出了一种零速修正方法，能够更精准的判别人行走中的零速状态，通过卡尔曼滤波消除累积误差，实现利用自身传感器信息的自主行人导航。

惯性导航系统技术已经非常成熟，广泛地应用飞机、车辆、船舶等大型载体，由于传统惯性器件的体积较大、成本较高，不能够应用于人员的定位跟踪。现阶段由于MEMS技术的突飞猛进，解决了设备重量、体积和造价的问题，使人员定位惯性导航系统成为了可能。同时惯性导航特有的自主性克服了卫星导航易受遮挡干扰的缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种行人导航零速修正的方法，有效地抑制了惯性导航系统导航信息的累积误差，实现各种环境下人员的精确定位。

本发明解决技术的方案是：

一种行人导航定位中的自适应零速修正方法，行人足跟部穿戴有导航模块，所述导航模块由陀螺仪和加速度计组成，包括步骤如下：

1)以5℃为间隔，选取-40-+60℃温度段中20个温度点；在每个温度点下，以100Hz为采样频率，持续采集陀螺仪输出的角速度和加速度计输出的加速度数据5min，根据每个温度点下陀螺仪输出的角速度和加速度计输出的加速度，确定每个温度点对应的角速度均值和加速度均值；以各温度点的温度值为输入，以各温度点对应的角速度均值和加速度均值为输出进行二阶拟合，获得陀螺仪的拟合方程参数a_g、b_g、c_g和加速度计的拟合方程参数a_a、b_a、c_a；

2)根据步骤1)获得的拟合方程参数a_g、b_g、c_g、a_a、b_a、c_a；并根据行人在导航定位过程中，当前陀螺仪实时的温度T_ε和当前加速度计实时的温度确定角速度补偿量ε和加速度补偿量

3)根据步骤2)所述的角速度补偿量ε，补偿当前行人在导航定位过程中，陀螺仪输出的角速度ω，获得补偿后的角速度ω′；同时，根据步骤2)所述的加速度补偿量补偿当前行人在导航定位过程中，加速度计输出的加速度f，获得补偿后的加速度f′；

4)根据当前实时陀螺仪输出的角速度和加速度输出角加速度，判定当前导航模块是否进入零速状态，如果未进入零速状态，则执行步骤5)，如果进入零速状态，则执行步骤6)；

5)根据步骤3)计算的当前实时补偿后的角速度ω′和加速度f′，确定行人当前k+1时刻的位置相对于起始点的位移作为最终结果输出给显示终端；