北斗GPS雙模偽衛(wèi)星校正PDR室內(nèi)混合定位方法

一種北斗/GPS雙模偽衛(wèi)星校正PDR的室內(nèi)混合定位方法甘興利博士2016年9月24日·南京中國電子科技集團公司第五十四研究所衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家重點實驗室目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位三、行人航跡推算定位的基本原理一、引言四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法五、結(jié)論室內(nèi)定位技術(shù)可以將真實世界中的人和物，與虛擬空間的豐富數(shù)據(jù)信息結(jié)合，令線下的人和物也能像線上信息一樣被搜索、定位、聯(lián)接，從而打破真實世界與虛擬世界的邊界，實現(xiàn)萬物互聯(lián)。數(shù)字消費、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)時代，室內(nèi)定位成為剛需。一、引言室內(nèi)外無縫導(dǎo)航定位的大眾需求位置服務(wù)緊急服務(wù)公共安全全國2萬余所縣級以上醫(yī)院，床位437萬，月均就診人數(shù)超過4億全國10萬余幢高層建筑(10層以上)，每年火災(zāi)愈10萬起3000余個展館、博物館我國地鐵客運量愈50億人次，北京突破18億人次我國數(shù)千個大型購物廣場。最大達121.5萬平米，日消費者超20萬人5萬平米以上的大型倉庫數(shù)量不斷增加，我國最大單體倉庫面積近50萬平米全國一千余個火車站，單日客流量可超700萬人，北京西站高峰達40-60萬/天我國160余個民用機場，年客流量約3.2億人次全國上萬家煤礦，560萬礦工大型室內(nèi)停車場車位已達數(shù)千個無縫導(dǎo)航智能倉儲資產(chǎn)監(jiān)控自助尋車……政府、企業(yè)和個人都存在位置服務(wù)的需求。一、引言室內(nèi)外無縫導(dǎo)航定位的大眾需求一、引言衛(wèi)星導(dǎo)航在室內(nèi)應(yīng)用的局限性GNSS衛(wèi)星定位需要衛(wèi)星可視，在城市峽谷和室內(nèi)區(qū)域存在信號遮擋，故僅依賴衛(wèi)星定位無縫滿足室內(nèi)外無縫定位需求?；旌隙ㄎ籊NSS偽衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)GIS與服務(wù)應(yīng)用商場機場冬奧會場館室內(nèi)外一體定位芯片+接收機+APP軟件（專用終端）（智能手機）移動通信網(wǎng)絡(luò)WiFi網(wǎng)絡(luò)藍牙網(wǎng)絡(luò)CORS網(wǎng)絡(luò)局域差分網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)救援、監(jiān)控和位置服務(wù)（端定位）衛(wèi)星導(dǎo)航引入室內(nèi)，廣域+局域網(wǎng)絡(luò)框架兼容定位信號位置智慧服務(wù)終端與云端建立智能交互鏈路位置測量感知信息云+端定位模式（云定位）空間特征更新VGI方式更新人工智能數(shù)據(jù)挖掘輔助與策略一、引言室內(nèi)混合定位解決方案目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位三、行人航跡推算定位的基本原理一、引言四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法五、結(jié)論二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)定位原理北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)定位測量方程北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)部署位置實驗室環(huán)境五角星位置點的定位誤差，由圖可得當(dāng)定位結(jié)果收斂后，X軸方向的定位誤差基本控制在0.5米以內(nèi)，Y軸方向的定位誤差則在1米以內(nèi)。目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位三、行人航跡推算定位的基本原理一、引言四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法五、結(jié)論三、行人航跡推算定位的基本原理定位PDR在智能手機上的實現(xiàn)方法CE-PNT開發(fā)的具備PDR能力的室內(nèi)定位與位置服務(wù)軟件目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位三、行人航跡推算定位的基本原理一、引言四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法五、結(jié)論四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法偽衛(wèi)星校正PDR混合定位方法偽衛(wèi)星校正PDR混合定位實驗環(huán)境智能手機通過偽衛(wèi)星定位獲取精確的室內(nèi)位置，將其作為初值給PDR模塊；PDR模塊利用智能手機的加速度計、MEMS陀螺儀、地磁傳感器等數(shù)據(jù)進行行人航跡推算，得到連續(xù)的位置坐標；智能手機根據(jù)PDR位置預(yù)估計下一組偽衛(wèi)星的位置，以便輔助手機的衛(wèi)星導(dǎo)航芯片快速捕獲偽衛(wèi)星信號和定位；將智能手機的PDR定位與偽衛(wèi)星定位結(jié)果比較，如果超差，則用偽衛(wèi)星位置校正PDR的位置；迭代執(zhí)行步驟1至步驟4，則可實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定和高精度的室內(nèi)定位。四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法室內(nèi)方形軌跡循環(huán)測試

測試PDR-Only和偽衛(wèi)星校正PDR的室內(nèi)定位精度。其中圖中黑色方形軌跡是真實的行走路徑，藍色為單獨使用PDR的室內(nèi)定位結(jié)果，紅色為偽衛(wèi)星校正PDR的定位結(jié)果，兩次測試，單獨PDR定位的平均誤差為5.5米和10米，而偽衛(wèi)星校正PDR的定位誤差為2米和2.3米，可以看出偽衛(wèi)星校正PDR能夠在長時間和長距離的條件下實現(xiàn)室內(nèi)高精度定位。室內(nèi)方形軌跡循環(huán)測試的室內(nèi)定位結(jié)果四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法室內(nèi)直線軌跡測試a）PDR直線軌跡定位b）偽衛(wèi)星校正PDRC）PDR與偽衛(wèi)星校正PDR的室內(nèi)定位精度比較PDR與偽衛(wèi)星校正PDR的室內(nèi)定位精度比較（80米距離，帶有兩個拐點），a）是單獨使用PDR的直線軌跡定位結(jié)果，可以看出，在到達終點時誤差達到3米；b）是偽衛(wèi)星校正PDR的直線定位結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)手機到達終點時定位誤差為1.2米；c）是在路線上選取9個測試點，用于評估兩種方法的穩(wěn)定性，可以看出單獨PDR算法隨著時間和距離不斷增大誤差，而通過偽衛(wèi)星校正PDR后可以實現(xiàn)高精度、連續(xù)和穩(wěn)定的室內(nèi)定位。目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級定位三、行人航跡推算定位的基本原理一、引言四、偽衛(wèi)星定位校正PDR混合定位方法五、結(jié)論本文首先對北斗/GPS雙模偽衛(wèi)星的亞米級定位原理、行人航跡推算PDR定位原理和北斗/GPS偽衛(wèi)星與PDR的混合定位原理進行了詳細介紹，通過在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國家實驗室的混合智能定位實驗中心對方形和直線型兩種測試場景的實測。實驗結(jié)果表明，利用北斗/GPS偽衛(wèi)星信息校正后的PDR定位精度可以提高到兩米左右，PDR的室內(nèi)定位效果得到有效改善。

該方法的提出對于未來室