[发明专利]一种多传感器融合定位系统及定位方法

说明书

本发明公开了一种多传感器融合定位系统及定位方法。该定位系统包括惯性定位子系统、电磁定位子系统和超声波定位子系统；其中，根据超声波定位与电磁定位的定位结果，进行距离数据的融合；根据惯性导航定位与电磁定位的定位结果，进行姿态数据的融合；根据融合的距离数据和融合的姿态数据，计算获得空间位置数据。与现有技术相比较，本发明中的融合修正过程是实时进行的，不需要采集离线数据。另一方面，本发明由于实时进行融合修正，对于静态及动态磁场畸变都有明显的改善效果。

技术领域

本发明涉及一种多传感器融合定位系统，同时也涉及相应的多传感器融合定位方法，属于无线定位技术领域。

背景技术

目前，获得精准的位置服务在人们生活中变得越来越重要。现有的室外定位技术主要通过GPS、北斗等卫星定位系统实现，已经能够很好地满足室外定位的需求。但是，室内环境下的定位一直是一个很多问题未被解决的领域。由于信号的严重衰减和多径效应，通用的室外定位技术并不能在建筑物内有效地工作，难以充分满足用户的需求。

现有的室内定位技术包括电磁定位、WiFi定位、超声定位和惯性导航定位等。这些定位技术都具有各自的优缺点，例如电磁定位技术的优点在于不受视线遮挡影响，但是它的缺点是容易受金属干扰影响，金属会使电磁场分布发生形变，影响定位精度；超声定位技术不受金属干扰影响，但是容易受环境多径反射及视线遮挡影响；惯性导航定位技术不受外界的视线遮挡/金属干扰等环境影响，但是自身存在零点偏移，而且不能进行绝对的定位。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种多传感器融合定位系统。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种多传感器融合定位方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种多传感器融合定位系统，包括惯性定位子系统、电磁定位子系统和超声波定位子系统；

根据所述电磁定位子系统和所述超声波定位子系统的定位结果，进行距离数据的融合；

根据所述惯性定位子系统和所述电磁定位子系统的定位结果，进行姿态数据的融合；

根据所述融合的距离数据和所述融合的姿态数据，得到空间位置数据。

其中较优地，所述电磁定位子系统，包括电磁发射单元和电磁接收单元，以电磁发射单元为坐标原点，由电磁接收单元检测磁感应强度信号，得到目标的电磁定位结果，所述电磁定位结果包括三维空间坐标和姿态数据。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种多传感器融合定位方法，包括如下步骤：

根据超声波定位与电磁定位的定位结果，进行距离数据的融合；

根据惯性导航定位与电磁定位的定位结果，进行姿态数据的融合；

根据所述融合的距离数据和所述融合的姿态数据，计算获得空间位置数据。

其中较优地，进行所述距离数据的融合包括如下步骤：

第一步：接收端的超声波接收单元检测收端的超声波发射单元产生的超声波信号，计算出发射端和接收端之间的第一距离R_ultra；

第二步：根据所述电磁定位的定位结果，得到所述发射端和所述接收端之间的第二距离R_em；

第三步：对所述第一距离R_ultra和所述第二距离R_em做融合，得到融合后的距离数据；

第四步：根据所述融合后的距离数据，标定电磁定位的磁场总强度。

其中较优地，利用下述公式对进行距离数据的融合：