申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2023-07-04

公开（公告）日：2023-10-03

公开（公告）号：CN116839587A

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01C21/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.10.24#实质审查的生效;2023.10.03#公开

摘要：本发明公开了一种基于约束因子图的三维磁矢量和PDR融合导航方法，使用三维磁矢量数据构建地磁指纹接口，估算行人步长和航向角的量测值，以及地磁量测值。引入包含航向角估计量的旋转矩阵表示姿态，构建约束因子图模型，将各种量测值进行融合，并引入约束条件缩小搜索空间。利用变量重映射，将不可微分有约束的原目标函数转化为可微分无约束的等价函数，在新的变量空间中利用Adam梯度优化算法求解参数，输出导航轨迹的预测值。该方法利用旋转矩阵估计姿态实现地磁指纹的动态匹配，并限制了因子更新范围，约束姿态矩阵的可行域，提高匹配成功率与抗地磁异常的能力。

主权项：1.一种基于约束因子图的三维磁矢量和PDR融合导航方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤1、在导航测试区域按网格采集磁场矢量数据，采集过程中磁传感器的航向角始终保持为零；对每一轴磁指纹数据进行时间平均计算，构建包含三轴磁场强度与方向的地磁指纹库，使用bicubic插值函数进行插值，构建地磁指纹接口；行人按照测试轨迹在导航测试区域内连续步行，同时采集三轴磁强计量测、三轴加速度量测、三轴陀螺仪量测；根据步伐监测算法结合加速度量测值确定行人的步伐点的时刻，确认每一个步伐时刻对应的陀螺仪量测，其中航向角量测作为该行人步伐点的航向角量测；确认每一个步伐时刻对应的磁强计量测，作为该行人步伐点的磁场量测，包含磁传感器的三轴量测；使用步长估计算法计算行人的单步步长，作为步长量测；步骤2、分别对地磁因子、差分航向角因子、步长因子建模，其中地磁因子通过使用航向角估计值构造的旋转矩阵来表示姿态；为差分航向角量测偏差、步长量测偏差加入局部约束，限制因子更新的可行域范围，建立目标函数并转化为有约束的非线性最小二乘形式；步骤3、通过变量空间重映射，将步骤2建立的目标函数转化为可微分的无约束函数，通过梯度算法求解目标函数的极小值，迭代更新后反映射回原变量空间，推导下一时刻的状态估计值，输出系统状态的估计序列，即导航预测轨迹。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 杭州电子科技大学 一种基于约束因子图的三维磁矢量和PDR融合导航方法

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