基于PDR和地磁匹配融合的楼层定位方法

发布时间：2024-04-25 19:52

　　针对室内楼层定位的实际应用需求,提出了一种基于PDR/地磁匹配融合的楼层三维定位方法。不同于传统的定位整层位置,该算法主要研究了楼层间楼梯部分的行人定位方法。行人可利用手机等设备获取加速度、陀螺仪、气压计以及地磁数据。通过对加速度、气压值分析识别上下楼状态,根据楼梯角度和阶梯高度进而获得位置高度信息。由于行人航位推算(PDR)方法存在累积误差的问题,通过获得的地磁数据构建地磁基准图,并融合粒子滤波的方法修正PDR累积误差以达到获得运动轨迹的目的。通过实验数据分析,该算法能有效获取行人楼梯位置,精度优于1m,满足室内楼层三维定位的基本需求。

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【部分图文】：

图2总加速度波形

式中:Ax、Ay、Az分别表示x,y,z三个轴的加速度值,A表示三轴总加速度。通过对加速度的特征分析存在多种步频检测方法,常见的有峰值零点交叉法[6]以及自相关检测法[7]。其中峰值检测法的原理是行人行走时加速度波形会如图2呈现正弦规律,通过计算固定时间窗口内连续的波峰和波谷,就....

图3航向估计流程图

对于航向的估计,本文融合磁力计、加速度计和陀螺仪输出数据进行卡尔曼滤波(ExtendedKalmanFilter,EKF)处理[10],此方法有效抑制磁力计误差,提高航向精度,其过程如图3所示。本文采用基于四元数表征的姿态估计算法,通过融合多个传感器信息得到准确的航向角[11....

图4数据处理过程

xi=0.01xi-2+0.01xi-1+0.9xi+0.03xi+1+0.05xi+2(14)行人在上下楼的时候随着台阶楼层高度的变化导致气压的变化,所以从气压变化的特征可以分辨行人上下楼状态[13]。实验者从一楼行走到五楼,再回到一楼的实时气压高度变化见图5。

图5上下楼过程气压变化曲线图

ε=k1Ν-1∑i=2Ν(Pi-Pi-1)(15)式中,Pi是气压计在某一时刻的输出值,N是数据的个数,k是系数。这个特性用来表示气压计的输出是上升还是下降,从而判决行人的是上楼还是下楼,避免了不同时刻气压受温度、天气影响而产生的不稳定性。

本文编号：3964177