本技术方案介绍了一种融合LSTM和地图匹配滤波的PDR室内定位方法。该方法首先利用SINS技术收集行人的三轴加速度和角速度数据,并通过步长模型估算步长。接着,运用LSTM模型结合这些数据预测行人航向角,有效减少误差累积,提升航向角估计的准确性。随后,基于步长估计和PDR算法计算行人的初始定位坐标。最终,通过地图匹配和粒子滤波技术对坐标进行修正,减少定位误差,增强定位的精确度。
背景技术
目前,随着信息技术的飞速发展,人们对位置信息的需求日益增长,因此基于位置的服务(Location Based Services,LBS)逐渐成为市场主流需求之一。在室外环境中,全球定位系统(Global Positioning System,GPS)已经能够提供较为精确的定位服务。然而,在室内环境中,由于信号的遮挡和衰减,GPS的定位精度大大降低,甚至无法使用。同时,随着微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)的日益发展,基于惯性传感器的惯性导航定位技术得到重视,其主要的实现方法为捷联式惯性导航算法和行人航迹推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)算法。
PDR算法通过分析惯性传感器中三轴加速度计、三轴陀螺仪采集的三轴加速度、三轴角速度数据,得到行人行走时的步数、步长、航向角信息,进而推算出行人的位置。然而,PDR算法容易受到原始数据噪声等因素的影响,随着定位时间的增加,原始数据的误差在PDR定位过程中逐渐积累,尤其用于航向角分析的陀螺仪是累积误差最严重的一部分,最终导致定位误差累积,定位轨迹漂移。
目前,Cavallo等人使用惯性传感器和全球定位系统(GPS)的整合信息减少航向角分析中的漂移,但该方法由于GPS信号在室内环境受限因此无法很好地在室内行人定位中应用;J.Leu等人根据智能手机内置陀螺仪测出的三轴旋转角度进行航向角分析,并将航向角分类成东、南、西、北,此方法只适用于行人沿走廊行走的场景,缺乏灵活性;Borenstein等人使用启发式偏移消除(Heuristic Drift Elimination,HDE)算法对航向角误差进行修正,减少行走过程中的漂移现象,但该算法仅适用于结构化的室内环境,即走廊是笔直的,且走廊之间是平行的或者以45°的倍角相交。
因此有人申请公开号CN116465412A名称“一种基于LSTM和注意力机制的改进PDR室内定位方法”;
该申请采用的方案是,使用LSTM模型对PDR算法中的步长进行估计,使用传统四元数姿态解算得到航向角估计。而本发明是通过LSTM模型对PDR算法中的航向角进行估计,并利用基于粒子滤波的地图匹配对定位结果进行修正。
实现思路