[发明专利]基于足部航姿参考和肩部电子罗盘的个人导航系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于足部航姿参考和肩部电子罗盘的个人导航系统及方法，包括参考系统码盘和固定于码盘的AHRS；行人导航系统包括足部AHRS、肩部电子罗盘和控制器；足部AHRS与肩部电子罗盘连接，参考系统、足部AHRS和肩部电子罗盘分别于控制器连接；肩部电子罗盘将其测量得到的行人航向信息直接输入到足部AHRS，作为其解算姿态转移矩阵时所需的航向信息；足部AHRS通过自身携带的加速度计和陀螺仪以及肩部电子罗盘提供的行人航向信息对行人的轨迹进行解算。本发明有益效果将肩部电子罗盘测量得到行人航向信息引入到足部AHRS的导航信息解算过程中，以提高足部AHRS的姿态转移矩阵的计算精度。

主权项

一种基于足部航姿参考和肩部电子罗盘的个人导航方法，其特征是，包括以下步骤：(1)将两个低成本AHRS分别安装于行人的鞋上和肩上，其中安装于鞋上的AHRS主要负责导航解算，肩上的AHRS作为电子罗盘主要负责行人航向测量；(2)肩上的AHRS将其测量得到的行人航向信息直接输入到鞋上的AHRS，作为其解算姿态转移矩阵时所需的航向信息；鞋上的AHRS通过自身携带的加速度计和陀螺仪以及肩上的AHRS提供的行人航向信息对行人的轨迹进行解算；(3)将人的行走分为静止和运动两个状态，对行人的当前运动状态进行判断；(4)一旦行人处于静止状态，将鞋上的AHRS通过将自身携带的加速度传感器和陀螺仪传感器所采集到的数据作为卡尔曼滤波器的观测量，并对足部AHRS采集到的数据进行误差补偿，最终得到当前时刻最优的导航信息预估；(5)将足部AHRS解算的速度和姿态信息与卡尔曼滤波器输出的误差预估分别作为人工智能算法的培训输入和目标输入，对二者的映射关系进行构建；(6)一旦行人处于运动状态，人工智能算法进入预估阶段；在这一阶段，足部AHRS中输出的速度和姿态信息作为预估输入传送到人工智能算法中，通过构建的映射关系，对卡尔曼滤波器失锁的观测向量进行预估，保证卡尔曼滤波器的正常工作，进而保证整个导航系统的无缝导航。