基于室內(nèi)定位的改進(jìn)PDR 算法研究

衛(wèi)慶芳，陳 勇，薛文軍，馬文秀，裴科科

（北方自動控制技術(shù)研究所，太原 030006）

0 引言

近年來，美國、中國等多個(gè)國家各自建立了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（global navigation satellite system，GNSS），已經(jīng)具備實(shí)現(xiàn)區(qū)域、全球的定位導(dǎo)航能力。在室外應(yīng)用環(huán)境下，其定位精度能夠達(dá)到3 m 左右［1］，基本能夠滿足人們的定位需求；在室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境下，受限于建筑物遮蔽和導(dǎo)航定位芯片功率等原因，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、連續(xù)、有效的室內(nèi)定位。因此，提高室內(nèi)應(yīng)用環(huán)境下的定位精度是當(dāng)前定位領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

截止目前，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種室內(nèi)定位技術(shù)，例如：基于藍(lán)牙［2］、UWB［3］、磁場［4］等室內(nèi)定位技術(shù)。其中，基于藍(lán)牙、UWB 等定位技術(shù)需要提前布設(shè)配套基礎(chǔ)設(shè)置；基于磁場的定位技術(shù)需要離線建立離線定位信息并實(shí)時(shí)更新，定位成本高，難以推廣。而基于微型慣性測量單元（miniature inertial measurement unit，MIMU）的行人航跡推算（pedestrian dead reckoning，PDR）算法［5］能夠?qū)崿F(xiàn)低成本無源定位，應(yīng)用場景十分廣闊。行人航跡推算屬于遞推式定位方法，通過加速度計(jì)、磁力計(jì)、陀螺儀獲取連續(xù)變化的信號，解算得到當(dāng)前位置信息，但定位解算是通過遞推累加實(shí)現(xiàn)的，這導(dǎo)致定位誤差隨時(shí)間持續(xù)增長，定位精度降低。為了提升PDR 算法的室內(nèi)定位精度，文獻(xiàn)［6］提出了基于深度循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（recurrent neural network，RNN）模型預(yù)測行人步長，算法復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度較大；文獻(xiàn)［7］以加速度傳感器獲取數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行上下樓梯、乘坐電梯等特殊行動進(jìn)行識別，進(jìn)行地標(biāo)匹配，但匹配精度不高；文獻(xiàn)［8］提出地磁與PDR 融合算法，但采集地磁信息繁瑣，無法適應(yīng)大范圍室內(nèi)環(huán)境。……