图2 DRM4000航位推算模块 图3 NAViSEER人员精确跟踪系统
足部的方案精度高,相对稳定,如果能够稳定在0.3%以内的精度,基本能满足应急任务的需求了,消防、反恐、救援任务在建筑物内行走距离不长,行走1km误差累计3m,用户基本都可以接受。
“微惯导+”融合定位解决方案
纯惯导定位在室内小场景,经过长时间的行走后,角度和位置漂移并不明显,因此在很多使用场景中并没有使用其它辅助定位手段。
但是这种纯惯导定位产品依然有两个弱点:
一是输出为相对轨迹,需要将多个人员的轨迹统一到一个坐标系中,目前使用较多的做法是所有应急任务人员在出发时经过同一段长直线,在应用层将轨迹旋转到统一坐标。第二种做法大概是部署两个脚垫(相隔至少10米以上),所有队员依次踩两个脚垫,可以通过后台自动旋转将多个队员统一到一个坐标。
二是就纯惯导定位的精度来说,目前业内0.3%的精度相对比较高,但在大场景长距离情况下,由于惯导固有的漂移率,仍然会有较大的累积误差(如图4所示),需要外部的信息进行校准。
针对这两大问题,我这里分享下我们的两种解决方案,给大家做个参考:
(1)通过地图匹配辅助微惯导定位;
(2)采用外部蓝牙基站辅助微惯导定位。
如果可以获取应急任务场景的建筑物室内地图信息,结合地图匹配技术,利用基于地图信息的粒子滤波自动学习路径算法,校准惯导定位中的残余误差并标定多个,实现长时间稳定定位,可进一步减少辅助定位基站数量,降低定位系统复杂度。
采用外部蓝牙基站辅助定位,我们目前是以微惯导定位为主,通过间或获取的基站蓝牙信号进行校准,被定位人员在建筑物内结合自身的惯导数据和间或获取的基站信息,来获取一个稳定的高精度定位结果,同时实现了多人轨迹标定,实际测试结果体验就会比较好。这里需要考虑一个问题,就是辅助基站布设的灵活性和快捷性。
蓝牙也可用于室内定位,但是信号发射范围比较小,而且容易受到环境包括人体的遮挡和干扰,定位精度不高,一般在3米左右;但蓝牙设备轻巧,成本低,布设起来较为方便,这对于应急任务来说是一大优势。所以以高精度惯导定位为主,辅以便于临时布设的蓝牙信标,有望解决应急任务场合的室内定位现场快速部署的问题。
下面是采用高精度的微惯导定位模块结合蓝牙信标做的外场试验,通过自主开发的iNav智能定位引擎进行数据融合。
图4 纯惯导定位的结果 图5 惯导+蓝牙定位的结果
在一个大型百货商场中,面积约200米*300米的范围内总共只部署了3个蓝牙信标,图5中红色所标示的为信标的位置。进行了约1个半小时的自由行走,总计行程约6km,没有借助任何地图信息,可以实现长时间的高精度定位,定位误差最大的地方达到3.6米,90%以上时间定位误差均在2米内。惯导定位精度再高也是有漂移的,尤其在这种大场景下,1~2°的角度偏差就可以造成6~8米的位移偏差,蓝牙信标和惯导的数据经过iNav引擎融合优化后,将多人相对轨迹迅速统一到第一个人的坐标系,并且实现稳健的高精度定位。
其实讲到这里,我们选择提出“微惯导+蓝牙”室内定位解决方案的原因就很简单了——部署简便,间或校准惯导漂移,自动实现多人轨迹方向对齐,无需任何地图信息融合,长时间维持在一个稳定的可接受的精度范围,是非常适合应急任务室内场景的。
实际使用时,第一个进入室内的应急任务人员,在室内一些关键位置(大门、楼梯拐角等)随意放置3~4个蓝牙,即可完成部署,后续队员的定位结果都可以依靠这几个蓝牙小标签起作用。
室内定位技术种类较多,但单靠一种技术无法完全解决实际问题,也无法同时满足成本低、精度高、覆盖广的需求。在未来相当长一段时间内,微惯导定位将是应急任务室内定位解决方案中的核心技术。
本文来源:不详 作者:佚名