一种行人定位方法、装置、设备、介质及产品与流程

本技术实施例涉及卫星导航，尤其涉及一种行人定位方法、装置、设备、介质及产品。

背景技术：

1、随着智慧城市建设的推进与移动互联网应用的普及，基于位置的服务（lbs）已深度融入公众日常出行，对城市复杂环境下的行人无缝导航提出了更高要求。理想的行人导航系统需在开阔街道、城市峡谷、林荫道乃至地下通道等多样场景中，均能实现连续、稳定且高精度的定位。当前主流技术路线主要分为五类：一是纯gnss绝对定位，虽在开阔地带表现优异，但在高楼遮挡或信号反射严重的区域，易受多径效应和非视距传播干扰，导致精度骤降甚至信号失锁；二是纯pdr惯性推算，依靠终端内置传感器自主解算轨迹，虽不依赖外部信号，却因步长经验模型僵化及手持姿态多变，导致航向误差随时间快速累积；三是传统gnss/pdr松耦合融合，利用卡尔曼滤波在位置层面对pdr进行修正，但未能利用gnss数据反向校准pdr底层的步长和航向参数，一旦信号中断，定位结果仍将发散；四是改进型自适应滤波方案，虽尝试通过调节噪声矩阵抑制干扰，但多采用硬阈值切换，易引发系统抖动，且仍未触及pdr参数校准的本质问题；五是机器学习标定方案，虽能实现个性化参数估计，却依赖大量离线训练数据，难以在消费级终端实现在线自适应。

2、综上所述，现有技术中的gnss/pdr融合方案在复杂城市环境中鲁棒性较差，导致行人定位的准确性、连续性和稳定性均较低。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种行人定位方法、装置、设备、介质及产品，以解决现有技术中的gnss/pdr 融合方案在复杂城市环境中鲁棒性较差，导致行人定位的准确性、连续性和稳定性均较低的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：

3、第一方面，本技术实施例提供一种行人定位方法，包括：

4、获取目标行人的全球导航卫星系统观测数据和惯性传感数据；

5、基于所述惯性传感数据执行初始行人航位推算，得到初始航位推算信息，其中，所述初始航位推算信息包括初始步长信息和初始航向信息；

6、构建扩维状态信息，其中，所述扩维状态信息包括所述目标行人的位置参数和行人航位推算底层参数，所述行人航位推算底层参数包括用于修正所述初始步长信息的步长修正参数和用于修正所述初始航向信息的航向修正参数；

7、基于所述初始航位推算信息和所述扩维状态信息进行预测，得到预测后的扩维状态信息；

8、基于所述全球导航卫星系统观测数据和所述预测后的扩维状态信息，确定所述全球导航卫星系统观测数据的可信度评估结果，并基于所述可信度评估结果和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息；基于所述更新的扩维状态信息中的所述目标行人的位置参数，输出所述目标行人的定位结果。

9、可选的，基于所述可信度评估结果和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息，包括：

10、当所述可信度评估结果为所述全球导航卫星系统观测数据可信时，基于所述全球导航卫星系统观测数据同步更新所述预测后的扩维状态信息中的位置参数和行人航位推算底层参数，得到处理后的扩维状态信息；

11、当所述可信度评估结果为所述全球导航卫星系统观测数据不可信时，将所述预测后的扩维状态信息作为更新的扩维状态信息。

12、可选的，所述惯性传感数据包括：加速度数据、角速度数据和地磁强度数据；基于所述惯性传感数据执行初始行人航位推算，得到初始航位推算信息，包括：

13、基于所述加速度数据对所述目标行人进行步态检测和步频统计，得到目标行人步态信息；

14、基于所述目标行人步态信息确定所述初始步长信息；

15、基于所述角速度数据和所述地磁强度数据确定所述初始航向信息；

16、将所述初始步长信息和所述初始航向信息作为所述初始航位推算信息。

17、可选的，所述目标行人的位置参数包括东向坐标和北向坐标；所述步长修正参数包括步长缩放因子；所述航向修正参数包括航向偏差角，其中，构建扩维状态信息包括：

18、将所述东向坐标和所述北向坐标作为所述目标行人的位置参数，并将所述步长缩放因子和所述航向偏差角作为所述行人航位推算底层参数；

19、基于所述目标行人的位置参数和所述行人航位推算底层参数构建所述扩维状态信息。

20、可选的，基于所述初始航位推算信息和所述扩维状态信息进行预测，得到预测后的扩维状态信息，包括：

21、基于前一时刻的扩维状态信息中的所述目标行人的位置参数、所述步长缩放因子和所述航向偏差角，以及所述初始步长信息和所述初始航向信息，构建非线性状态转移模型；

22、基于所述非线性状态转移模型进行预测，得到所述预测后的扩维状态信息。

23、可选的，基于所述全球导航卫星系统观测数据和所述预测后的扩维状态信息，确定所述全球导航卫星系统观测数据的可信度评估结果，包括：

24、基于所述全球导航卫星系统观测数据中的定位精度信息，确定环境置信度因子；

25、确定所述预测后的扩维状态信息中的所述行人的位置参数；

26、基于所述全球导航卫星系统观测数据中的位置观测值和所述预测后的扩维状态信息中的所述行人的位置参数，确定新息统计一致性检验结果；

27、基于所述环境置信度因子和所述新息统计一致性检验结果，确定所述可信度评估结果；

28、其中，所述可信度评估结果用于表征所述全球导航卫星系统观测数据是否可用于对所述预测后的扩维状态信息进行更新；

29、其中，基于所述全球导航卫星系统观测数据中的定位精度信息，确定环境置信度因子，包括：

30、基于所述全球导航卫星系统观测数据中的定位标准差和预设的灵敏度系数，通过预设的指数衰减函数确定所述环境置信度因子。

31、可选的，基于所述全球导航卫星系统观测数据中的位置观测值和所述预测后的扩维状态信息中的所述行人的位置参数，确定新息统计一致性检验结果，包括：

32、基于所述位置观测值和所述预测后的扩维状态信息中的所述行人的位置参数，确定新息序列；

33、基于所述新息序列和预设的新息协方差矩阵，确定新息马氏距离；

34、将所述新息马氏距离与预设阈值进行比较；

35、在所述新息马氏距离小于所述预设阈值时，确定所述新息统计一致性检验结果为所述全球导航卫星系统观测数据通过所述新息统计一致性检验；

36、在所述新息马氏距离大于或等于所述预设阈值时，确定所述新息统计一致性检验结果为所述全球导航卫星系统观测数据未通过所述新息统计一致性检验。

37、可选的，基于所述可信度评估结果和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息，包括：

38、当所述全球导航卫星系统观测数据通过所述新息统计一致性检验时，基于预设的观测噪声基准协方差矩阵和所述环境置信度因子，确定观测噪声协方差矩阵，并基于所述观测噪声协方差矩阵和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息；

39、当所述全球导航卫星系统观测数据未通过所述新息统计一致性检验时，增大所述观测噪声协方差矩阵，以降低所述全球导航卫星系统观测数据的权重，并将所述预测后的扩维状态信息作为更新的扩维状态信息。

40、可选的，当所述全球导航卫星系统观测数据通过所述新息统计一致性检验时，基于预设的观测噪声基准协方差矩阵和所述环境置信度因子，确定观测噪声协方差矩阵，并基于所述观测噪声协方差矩阵和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息，包括：

41、基于所述观测噪声协方差矩阵，计算卡尔曼增益；

42、基于所述卡尔曼增益和所述新息序列，对所述预测后的扩维状态信息进行扩展卡尔曼滤波更新，得到更新后的扩维状态信息。

43、第二方面，本技术实施例提供一种行人定位装置，包括：

44、获取模块，用于获取目标行人的全球导航卫星系统观测数据和惯性传感数据；

45、执行模块，用于基于所述惯性传感数据执行初始行人航位推算，得到初始航位推算信息，其中，所述初始航位推算信息包括初始步长信息和初始航向信息；

46、构建扩维状态信息，其中，所述扩维状态信息包括所述目标行人的位置参数和行人航位推算底层参数，所述行人航位推算底层参数包括用于修正所述初始步长信息的步长修正参数和用于修正所述初始航向信息的航向修正参数；

47、基于所述初始航位推算信息和所述扩维状态信息进行预测，得到预测后的扩维状态信息；

48、基于所述全球导航卫星系统观测数据和所述预测后的扩维状态信息，确定所述全球导航卫星系统观测数据的可信度评估结果，并基于所述可信度评估结果和所述预测后的扩维状态信息，得到更新的扩维状态信息；基于所述更新的扩维状态信息中的所述目标行人的位置参数，输出所述目标行人的定位结果。

49、第三方面，本技术实施例提供一种网络设备，包括：处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，所述程序被所述处理器执行时实现如第一方面所述的一种行人定位方法的步骤。

50、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的一种行人定位方法的步骤。

51、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如第一方面所述的一种行人定位方法的步骤。

52、在本技术实施例中，行人导航设备在获取全球导航卫星系统观测数据和惯性传感数据后，先利用惯性传感数据得到初始步长信息和初始航向信息，再将目标行人的位置参数以及用于修正初始步长信息、初始航向信息的行人航位推算底层参数一并纳入扩维状态信息，使位置估计过程与步长、航向等底层参数的修正过程建立关联。基于初始航位推算信息和扩维状态信息进行预测后，得到的预测后的扩维状态信息能够反映目标行人当前的预测位置以及相应的底层修正参数；再结合全球导航卫星系统观测数据确定可信度评估结果，可以避免在卫星信号受到影响时直接采用异常观测数据更新定位状态。由此，在全球导航卫星系统观测数据可信时，可以利用其对预测后的扩维状态信息进行处理，使目标行人的位置参数和行人航位推算底层参数得到同步修正；在全球导航卫星系统观测数据不可信时，则可以减少异常观测对预测结果的干扰。

53、通过上述处理，行人导航设备能够根据全球导航卫星系统观测数据的可信程度自适应地利用或抑制卫星观测数据，并通过扩维状态信息维持行人航位推算的连续递推能力，从而改善现有gnss/pdr融合方案在城市峡谷、林荫道、半室内以及室内外过渡区域等复杂城市环境中鲁棒性较差的问题，提高行人定位的准确性、连续性和稳定性。