一種基于多傳感器融合的室內導航裝置制造方法及圖紙

一種基于多傳感器融合的室內導航裝置，包括室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、中央處理器、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊，室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊分別與中央處理器進行數據互聯通訊，其中室內磁地圖構建模塊包括樓層高度測量模塊、室內路徑分段模塊、磁場三分量測量模塊和磁場梯度測量模塊。本實用新型專利技術通過將多種傳感器結合使用，導航精準，定位準確。

Indoor navigation device based on multi sensor fusion

An indoor navigation device based on multi sensor fusion, including construction module, measurement module, navigation module, a central processor, a data storage module, wireless communication module and feedback module interactive indoor magnetic map, indoor magnetic map construction module, measurement module, navigation positioning module, data storage module, wireless communication module and feedback interaction the central processor module is connected with the data communication, including indoor magnetic map construction module includes floor height measuring module, indoor path segment module, three component of magnetic field measurement module and magnetic field gradient measurement module. The utility model has the advantages of accurate navigation and accurate positioning through the combination of a plurality of sensors.

【技術實現步驟摘要】
一種基于多傳感器融合的室內導航裝置
本技術屬于基于地磁分布的室內導航領域，尤其涉及一種基于磁梯度等多個傳感器融合的室內導航裝置。
技術介紹
隨著經濟社會的快速發展，人們活動的室內空間變得日益龐大和復雜，在大型地下停車場、購物百貨商場、大型物流倉庫等室內場所確定自己或者AGV的位置，并沿著特定路徑導航到室內某一目的地顯得力不從心，尤其是盲人，缺乏視覺感知能力時室內導航更為困難，因此迫切需要一種室內定位導航技術。盡管室內導航需求強烈，傳統的導航技術卻因各種技術限制，無法滿足室內定位要求。比如，目前室外應用最廣泛的GPS技術在室內使用時，衛星信號容易被建筑物阻隔，導致無法實現準確定位；盡管手機的無線通訊信號可以穿透多數建筑的墻壁，但移動通信基站的分布密度太低，利用手機無線通訊信號進行定位的精度不足；基于Wi-Fi的定位技術需要了解每一個Wi-Fi熱點的準確位置，甚至對每一個Wi-Fi信號強度進行測量，測量成本太高，定位精度難以保證。近年來出現了基于地磁分布的室內定位方法，其原理是基于大型建筑物墻壁中的鋼筋和室內貨架、桌腳等鐵磁性物質對室內地球磁場的改變，利用磁場傳感器檢測室內不同位置的不同磁場大小來進行定位。現有室內磁場導航方法的不足之處主要在于：磁場是一個梯度場，而僅僅測量磁場三分量數據并沒有充分利用磁場分布信息，很有可能限于傳感器的測量精度和室內地磁場分布變化差異性太小導致測量“盲區”。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種導航精確，定位精準的基于多傳感器融合的室內導航裝置。為了解決上述技術問題，本技術采取以下技術方案：一種基于多傳感器融合的室內導航裝置，所述裝置包括室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、中央處理器、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊，室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊分別與中央處理器進行數據互聯通訊。所述室內磁地圖構建模塊包括樓層高度測量模塊、室內路徑分段模塊、磁場三分量測量模塊和磁場梯度測量模塊。所述測量模塊包括氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和超聲波傳感器，該氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和超聲波傳感器之間通過中央處理器進行數據通訊。所述導航定位模塊內置有氣壓傳感器樓高測量單元、磁場地圖匹配定位單元、加速度計短距離補償單元、陀螺儀旋轉角度定位單元和超聲波傳感器測距單元。所述無線通訊模塊包括行走路徑云記錄單元和路徑磁場更新單元。所述反饋交互模塊包括耳機、左手震動器、右手震動器、小鍵盤、LED和喇叭。所述數據存儲模塊包括SD卡、EEPROM和/或硬盤。本技術通過多種傳感器的組合使用，構建的磁地圖路徑簡潔，減少冗余重疊，定位準確，導航精準，通過多種傳感器的結合使用，最大程度地識別不同地點的磁場三分量信息和磁梯度信息。附圖說明附圖1為本技術的結構示意圖。具體實施方式為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本技術作進一步的描述。如附圖1所示，本技術揭示了一種基于多傳感器融合的室內導航裝置，所述裝置包括室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、中央處理器、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊，室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊分別與中央處理器進行數據互聯通訊。中央處理器用于采集、分析地磁數據，并實時進行地圖匹配、無線網絡傳輸、人機交互通訊等作用。室內磁地圖構建模塊包括樓層高度測量模塊、室內路徑分段模塊、磁場三分量測量模塊和磁場梯度測量模塊。樓層高度測量模塊標定每一樓層的高度差，室內路徑分段模塊在獲取室內每一樓層的平面圖后自動進行所有可能的行走路徑直線段離散分段，磁場三分量測量模塊在繪制磁地圖時測量分段路徑的三分量磁場，磁場梯度測量模塊在繪制磁地圖時測量分段路徑的三分量磁場梯度。所測的三分量磁場數據和三分量磁場梯度數據由中央處理器存儲在數據存儲模塊。測量模塊包括氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和超聲波傳感器，該氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和超聲波傳感器之間通過中央處理器進行數據通訊。測量樓層相對于地面的氣壓差ΔP，磁梯度傳感器用于測量室內所在位置之前某一小段路徑上的磁感應強度時間序列和磁場梯度矩陣時間序列，加速度計傳感器用于測量人體或者AGV小車在行走路徑上行進時的XYZ三方向加速度的時間序列值，陀螺儀傳感器用于測量人體或者AGV小車在行走路徑上行進時的XYZ三方向角速度的時間序列值，超聲波傳感器用于測量人體或者AGV小車在行走路徑上行進時的X軸方向前方的障礙物距離。各傳感器執行各自的功能任務，由中央處理器將所測得的數據進行深度融合，并和數據存儲模塊中的磁場地圖數據進行匹配，完成室內定位導航。在行走路徑上行進時是基于負載有本方案中的基于多傳感器融合的室內導航裝置的情況。所述導航定位模塊內置有氣壓傳感器樓高測量單元、磁場地圖匹配定位單元、加速度計短距離補償單元、陀螺儀旋轉角度定位單元和超聲波傳感器測距單元。各功能模塊的程序存儲在數據存儲模塊中，使用時由中央處理器實時調用。數據存儲模塊具體包括：SD卡、EEPROM和硬盤，可以存儲地圖數據和各模塊程序。不同的應用場合可以使用不同的數據存儲模塊，比如應用在盲人導航時，為了便攜性可以使用SD卡、EEPROM，如果應用在AGV小車等導航時，為了存儲大量數據可以使用EEPROM和硬盤等，使用方式靈活。所述無線通訊模塊包括行走路徑云記錄單元和路徑磁場更新單元。行走路徑云記錄單元記錄每次用戶導航時的導航路徑和行走習慣，并將這種行走習慣記錄在云端，供日后快速調用。路徑磁場更新單元記錄每次行走導航時的各離散直線段的磁場地圖信息，并將最新的地圖數據更新存儲在數據存儲模塊。所述反饋交互模塊包括耳機、左手震動器、右手震動器、小鍵盤、LED和喇叭。各模塊可選擇性使用。耳機可以為盲人提供導航時的語音信息；左手震動器安裝在盲人左手，以震動方式提示盲人左轉彎；右手震動器安裝在盲人右手，以震動方式提示盲人右轉彎；小鍵盤是數字和字母組合鍵盤，為盲人提供導航前的導航目的地信息輸入；LED和喇叭為盲人或者AGV小車提供安全警示，當超聲波傳感器檢測到盲人或者AGV小車前方遇到突發危險或障礙物太近時LED便閃爍提示，同時喇叭也響起警報聲。通過上述裝置的模塊化設計，可以在手機、AGV、可穿戴式導航手環等智能硬件上利用現有或者添加新的傳感器和相應處理單元實現室內導航功能。需要說明的是，以上所述并非是對技術技術方案的限定，在不脫離本技術的創造構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于多傳感器融合的室內導航裝置，其特征在于，所述裝置包括室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、中央處理器、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊，室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊分別與中央處理器進行數據互聯通訊。

【技術特征摘要】
1.一種基于多傳感器融合的室內導航裝置，其特征在于，所述裝置包括室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、中央處理器、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊，室內磁地圖構建模塊、測量模塊、導航定位模塊、數據存儲模塊、無線通訊模塊和反饋交互模塊分別與中央處理器進行數據互聯通訊。2.根據權利要求1所述的基于多傳感器融合的室內導航裝置，其特征在于，所述室內磁地圖構建模塊包括樓層高度測量模塊、室內路徑分段模塊、磁場三分量測量模塊和磁場梯度測量模塊。3.根據權利要求2所述的基于多傳感器融合的室內導航裝置，其特征在于，所述測量模塊包括氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀螺儀傳感器和超聲波傳感器，該氣壓傳感器、磁梯度傳感器、加速度計傳感器、陀...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李國民，李敏，王東海，郝兵杰，
申請(專利權)人：華中科技大學，廣東思谷智能技術有限公司，
類型：新型
國別省市：廣東,44