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(guó)電子科技集團(tuán)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級(jí)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(shí)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(xiàn)下的人和物也能像線(xiàn)上信息一樣被搜索、定位、聯(lián)接，從而打破真實(shí)世界與虛擬世界的邊界，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)。數(shù)字消費(fèi)、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，室內(nèi)定位成為剛需。一、引言室內(nèi)外無(wú)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(guó)2萬(wàn)余所縣級(jí)以上醫(yī)院，床位437萬(wàn)，月均就診人數(shù)超過(guò)4億全國(guó)10萬(wàn)余幢高層建筑(10層以上)，每年火災(zāi)愈10萬(wàn)起3000余個(gè)展館、博物館我國(guó)地鐵客運(yùn)量愈50億人次，北京突破18億人次我國(guó)數(shù)千個(gè)大型購(gòu)物廣場(chǎng)。最大達(dá)121.5萬(wàn)平米，日消費(fèi)者超20萬(wàn)人5萬(wàn)平米以上的大型倉(cāng)庫(kù)數(shù)量不斷增加，我國(guó)最大單體倉(cāng)庫(kù)面積近50萬(wàn)平米全國(guó)一千余個(gè)火車(chē)站，單日客流量可超700萬(wàn)人，北京西站高峰達(dá)40-60萬(wàn)/天我國(guó)160余個(gè)民用機(jī)場(chǎng)，年客流量約3.2億人次全國(guó)上萬(wàn)家煤礦，560萬(wàn)礦工大型室內(nèi)停車(chē)場(chǎng)車(chē)位已達(dá)數(shù)千個(gè)無(wú)縫導(dǎo)航智能倉(cāng)儲(chǔ)資產(chǎn)監(jiān)控自助尋車(chē)……政府、企業(yè)和個(gè)人都存在位置服務(wù)的需求。一、引言室內(nèi)外無(wú)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(hào)遮擋，故僅依賴(lài)衛(wèi)星定位無(wú)縫滿(mǎn)足室內(nèi)外無(wú)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(chǎng)機(jī)場(chǎng)冬奧會(huì)場(chǎng)館室內(nèi)外一體定位芯片+接收機(jī)+APP軟件（專(zhuān)用終端）（智能手機(jī)）移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)WiFi網(wǎng)絡(luò)藍(lán)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(hào)位置智慧服務(wù)終端與云端建立智能交互鏈路位置測(cè)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(jí)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(jí)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(cè)量方程北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)部署位置實(shí)驗(yàn)室環(huán)境五角星位置點(diǎn)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?xún)?nèi)，Y軸方向的定位誤差則在1米以?xún)?nèi)。目錄二、北斗/GPS偽衛(wèi)星室內(nèi)亞米級(jí)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(jī)上的實(shí)現(xiàn)方法CE-PNT開(kāi)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(jí)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(shí)驗(yàn)環(huán)境智能手機(jī)通過(guò)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(jī)的加速度計(jì)、MEMS陀螺儀、地磁傳感器等數(shù)據(jù)進(jìn)行行人航跡推算，得到連續(xù)的位置坐標(biāo)；智能手機(jī)根據(jù)PDR位置預(yù)估計(jì)下一組偽衛(wèi)星的位置，以便輔助手機(jī)的衛(wèi)星導(dǎo)航芯片快速捕獲偽衛(wèi)星信號(hào)和定位；將智能手機(jī)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(shí)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(cè)試

測(cè)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(shí)的行走路徑，藍(lán)色為單獨(dú)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(cè)試，單獨(dú)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(zhǎng)時(shí)間和長(zhǎng)距離的條件下實(shí)現(xiàn)室內(nèi)高精度定位。室內(nèi)方形軌跡循環(huán)測(cè)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(xiàn)軌跡測(cè)試a）PDR直線(xiàn)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(gè)拐點(diǎn)），a）是單獨(dú)使用PDR的直線(xiàn)軌跡定位結(jié)果，可以看出，在到達(dá)終點(diǎn)時(shí)誤差達(dá)到3米；b）是偽衛(wèi)星校正PDR的直線(xiàn)定位結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)手機(jī)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)定位誤差為1.2米；c）是在路線(xiàn)上選取9個(gè)測(cè)試點(diǎn)，用于評(píng)估兩種方法的穩(wěn)定性，可以看出單獨(dú)PDR算法隨著時(shí)間和距離不斷增大誤差，而通過(guò)偽衛(wèi)星校正PDR后可以實(shí)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(jí)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(duì)北斗/GPS雙模偽衛(wèi)星的亞米級(jí)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(jìn)行了詳細(xì)介紹，通過(guò)在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的混合智能定位實(shí)驗(yàn)中心對(duì)方形和直線(xiàn)型兩種測(cè)試場(chǎng)景的實(shí)測(cè)。實(shí)驗(yàn)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(duì)于未來(lái)室