多传感器信息融合无缝导航定位关键技术研究

Basing on the information fusion on heterogeneous source and architecture in multi-sensor seamless positioning system, multi-sensor fusion is studied. This subject does a further research of its different levels of key technical problems. First, synchronizing hardware architecture and the correction solutions of active clock is studied and built which is applied to the heterogeneous source sensor, in order to ensure the quality of sampling and synchronous accuracy of its original measurements in different source framework. Then, study a maximum likelihood method which is used in space registration in heterogeneous architecture system with the measurement data processing theory and method; construct a global window test model based on multi-sensor to make effective fault diagnosis through traversing the sensors' historical position information, establishing window constraint conditions; research a seamless positioning system solution applied to multi-sensor structure; put forward a kind of robust adaptive data fusion algorithm applied to heterogeneous source sensor through the reasonable selection of constraint condition. Finally, through constructing hardware platform of multi-sensor combination such as GNSS, gyroscope, accelerometer, magnetometer,barometer and so on, surmounting key technology problems in multi-sensor seamless positioning system about the time-space registration, seamless positioning mechanism, system fault diagnosis and data fusion algorithm , this subject extracts the innovative knowledge theory and mature methods to provide reliable services for seamless positioning users opportunely.

本课题根据多传感器异构异源信息，研究融合算法，以实现无缝导航定位。对多传感器异源异构信息融合中不同层面的若干关键技术问题，展开深入研究。首先研究搭建适用于异构传感器的主动式时钟同步硬件架构及自校正解决方案，以保证异源架构下传感器原始测量值的采样质量及同步精度；然后，用测量数据处理理论与方法，研究一种适用于异构系统空间配准的极大似然方法；通过遍历各传感器历史定位信息，建立开窗约束条件，构建一种基于多传感器的全局开窗检验模型，进行有效故障诊断；研究一套适用于多传感器架构的无缝定位机制方案；通过约束条件的选取，提出一种适用于异源传感器的抗差自适应数据融合算法。最后，通过搭建GNSS/陀螺仪/加速度计/磁场计/气压计等多传感器组合硬件平台，突破多传感器无缝导航定位中的时空配准、无缝定位机制、故障诊断、数据融合算法等关键技术，提炼自主创新的知识理论方法，为室内外无缝导航定位用户提供及时、可靠的服务。

多传感器信息融合无缝导航定位技术受到广泛的关注。本项目针对室内外无缝定位中的关键技术问题展开研究，取得了一些实质性进展和成果。.本项目首先提出了多传感器组合与融合的无缝定位模式，即在室外定位采用GPS和INS的组合定位，在室内外定位模式切换时采用时空配准算法保持导航定位连续性；室内环境利用Wi-Fi和INS的组合定位；提出了基于智能设备终端的PDR/GPS/Wi-Fi室内外无缝定位技术；设计了基于智能设备的室内外无缝定位的情景感知判断、任务等级规划和传感器松组合模式滤波器；提出了基于坐标域进行智能设备GNSS差分改正的方法，优化了松组合滤波使用策略，从而提升智能设备的定位精度和效率。其次，研究了基于泛在无线网络信号强度的室内定位解决方案，提出了一种新的基于GPR预测模型的Wi-Fi距离交会定位算法；提出了基于主梯度方向（PGD）的AP位置估计策略；提出了基于域定位和改进的基于半径的域聚类定位算法，该算法避免了经典位置估计算法的AP选取问题；结合虚拟AP技术和低秩矩阵填充理论和RSS室内信号图的特点，提出了RSS欧氏空间信号特征点的概念和RSS室内定位信号经验模型的重构算法。第三，提出极大似然法和采用最小二乘方法来解决多传感器数据时空配准问题。推导和给出了基于partial_EIV 模型的加权整体最小二乘坐标转换方法。第四，研究了室内伪卫星定位技术，搭建了基于载波相位干涉测量技术的伪卫星室内定位系统，提出了一种基于双天线接收机的伪卫星定位方法。第五，研究了多传感器融合的基于近场信息交互技术的超市导航导购技术，研制出了一套适用于多场景的低成本高精度超市导航导购平台。第六，研究了室内外地图服务技术，为室内外定位导航定位提供基础信息。.这些成果可为室内外无缝导航定位用户提供及时、可靠的服务。可广泛用于防灾减灾、制造业、物流、交通、公共安全等诸多领域。.项目发表论文52篇，其中，SCI 论文5篇，EI论文1篇；发明专利5个，获计算机软件著作权4个；参加国际会议3次；获国家测绘科技进步三等奖一项。