全球普适无缝的IOPS多源融合与协同定位机制研究

Around the important demand of indoor and outdoor navigation, positioning and location-based service, with a focus on the international problem on "the last.kilometer of navigation and positioning" with GNSS unreachable as the goal, indoor and outdoor positioning systems (IOPS) with important innovation is developed. The system not only five has a global, universality, seamless, precision and economy,but also its outdoor precision positioning mechanism is not relied on WAAS space-based or ground—based, indoor high-precision positioning mechanism is not deployed any beacon.... For outdoor environment, the multi-source fusion positioning mechanism of gap-structure RTPPP-RTK/MIMU/gravity field is put forward; For indoor environment,.multi-source co-location mechanism of the MIMU/magnetic field / gravity field /pressure field is put forward. Following the principle of complementary of advantages and disadvantages, they are deeply studied and key scientific problems on how multi-source informations being fused and multi-sources being co-located is solved, the key technologies are broken through, such as f gap-structure RTPPP positioning mechanism, real-time online MIMU error correction model, real time indoor geomagnetic field model, pedestrian navigation calculation, floor precise estimation and accurate geomagnetic matching algorithm.. Finally its effectiveness will be verified by building low cost prototype system. the new IOPS for navigation and location-based service(LBS) will make new contributions on the areas of wisdom city,intelligent traffic, emergency rescue, personal navigation, and so on.

围绕导航定位与位置服务的重大需求，以重点解决GNSS不可达的“导航定位最后一公里”的国际性难题为目标，研究出具有重要创新的室内外定位系统（IOPS），该系统不仅具有全球性、普适性、无缝性、精准性和经济性等“五性”，而且其室外精密定位机制不依托天基或地基广域增强系统，室内高精度定位不部署任何信标。...对于室外环境，提出间隙式RTPPP-RTK/MIMU/重力场的多源融合定位机制；对于室内环境，提出MIMU/地磁场/重力场/气压场等多源协同定位机制。遵循优劣互补原则，重点解决多源信息如何融合与协同定位等关键科学问题，攻克间隙式RTPPP-RTK定位机理、MIMU误差实时在线修正模型、室内地磁场实时建模、行人航位推算、楼层精确估计和精准地磁匹配算法等关键技术。...最后构建超低成本原型系统，验证其有效性。新IOPS将对智慧城市、智能交通、应急救援、个人导航等导航位置服务做出贡献。

项目围绕导航定位与位置服务的重大需求，以重点解决GNSS不可达的“导航定位最后一公里”的国际性难题为目标，以全球性、普适性、无缝性、精准性和经济性等“五大特性”为立脚点，以行人室内外自主导航为研究对象，提出室外不依赖星基或地基广域增强系统，室内不依赖任何星信标的室内外定位机制：即全球普适无缝的多源融合和协同定位的室内外定位机制。. 对于室外精密定位，提出了间隙式RTPPP/RTK+MIMU+重力场的多源融合定位机制。对于PPP，提出了一项颠覆性的多普勒重构技术，目前已将PPP收敛时间从当前的15分钟左右缩短到2-3分钟，定位精度优于10厘米；其次，将多普勒重构技术应用于RTK中，实现了RTK实时定位精度从厘米级到实时毫米级的重大跨越，研究成果率先应用于中铁二局CYP500群枕式铺轨机组的智能化改造工程中；此外，将多普勒重构技术应用于单频和双频系统的周跳探测中，取得较好效果，该方法有效填补了单频实时高精度周跳检测与修复这一国际空白；最后，对于RTPPP/RTK+MIMU组合导航，提出了LMS-MAF的滤波方法，有效地延缓了MIMU误差的累积速度。. 对于室内高精度定位，提出了PDR+MIMU+地磁的定位机制。对于行人航位推算（PDR），提出一种基于弯曲传感器辅助惯性传感器的行人零速修正方法，使行人的定位误差控制在1-2% 范围内。对于地磁匹配定位，利用基于椭圆拟合的罗差校正技术，提高了航向测量精度。对于PDR+地磁组合定位，提出了磁场匹配与稀疏地磁点位PDR组合定位方法，使室内行人导航定位精度提高到优于1米的精度，为室内行人导航系统走向应用奠定了基础。. 最后为实现室内外高精度无缝衔接定位，提出室内外无缝定位平滑过渡方法。针对室内外无缝定位在室内外过渡点精度低、不能平滑自动切换等问题，提出GNSS定位技术以及室内地磁指纹节点的组合方法来实现室内外无缝定位平滑过渡。通过室外与室内定位机制，使室内外行人导航定位的整体定位精度控制在1米以内，为基于特定行人佩戴式室内外导航和基于智能手机的大众式行人室内外导航奠定技术基础。