本发明属于行人定位，具体涉及面向北斗（bds）遮蔽场景下的bds/pdr融合定位方法，可用于实现城市楼宇环境下北斗信号半遮蔽区域以及室内等北斗信号覆盖盲区场景下行人的长时、准确定位。具体涉及一种遮蔽场景下基于几何构型约束的bds/pdr融合定位方法。
背景技术：
1、经过多年发展，北斗卫星导航系统已成为稳定、可靠的定位解决方案，但在城市场景下，受限于北斗信号遮挡影响，单纯依赖北斗无法实现连续、有效的定位。以微惯性测量单元（miniature inertial measurement unit，mimu）为主要设备的惯性pdr（pedestriandead reckoning，行人航位推算）定位系统具有完全自主、短时定位精度高、不受外部环境影响等特点，但受低成本mimu传感器噪声的影响，无法满足行人长时定位需求。目前主流方法是将惯性pdr与北斗定位以及其他约束信息相融合，以约束惯性pdr累积误差，从而获得行人准确的位置信息。
2、现有bds/pdr融合定位方法，主要其利用卡尔曼滤波（kalman filter, kf）算法，将北斗定位信息和pdr定位结果进行融合，从而提高行人定位结果的可靠性。但在城市楼宇环境下，由于北斗信号受遮挡严重，大部分北斗定位结果会出现严重偏移，现有基于时间连续、频率稳定的北斗位置点校准惯性pdr定位结果的方法将会严重失效。现有的其他用于修正惯性pdr定位结果的方法，主要是通过挖掘行人运动规律构建虚拟约束信息，以约束惯性pdr定位结果的累积误差。如零角速度约束算法，即：当行人处于静止状态时，理论上与人体固连的陀螺仪的三轴角速度输出应为零，基于该观测量对陀螺仪的测量噪声进行修正；还有，启发式航向约束算法，即：行人在室内等场景下的运动方向基本是按照建筑物的八个主方向行走，可以通过提前确定建筑物的八个主方向作为观测量，对惯性pdr定位误差进行约束。但是由于行人运动往往十分复杂，基于行人运动规律设计的约束算法适应性较差，无法实现行人在室内长时间运动情况下定位误差的有效约束。
3、在城市楼宇环境下，由于北斗信号受遮挡严重，大部分北斗定位结果会出现严重偏移，传统基于时间连续、频率稳定的北斗位置点校准惯性pdr定位结果的方法将会严重失效。但由于仍存在对空通视的条件，少部分北斗定位结果仍较准确，仅基于该少部分稀疏北斗定位点的位置对惯性pdr定位轨迹的修正效果非常有限。基于此，本发明提出可利用相邻北斗定位点之间的几何构型作为约束，进一步提高对惯性pdr定位结果的修正效果。
4、在室内等北斗信号完全遮蔽环境下，由于北斗定位结果完全不可用，则需要充分挖掘其他可用的参考信息对惯性pdr定位结果进行修正，现有基于行人运动规律设计的约束算法适应性较差，无法实现行人在室内长时间运动情况下定位误差的有效约束。
技术实现思路
1、基于此，本发明通过对室内布局特点分析可知，室内主要通道/走廊的形状是方形结构，所以主要通道/走廊的朝向可以通过一个或多个方形的组合进行描述。同时，由于行人在室内运动轨迹的整体方向与主要通道/走廊的朝向基本一致，所以室内场景下的行人运动轨迹形状也可以用矩形进行近似拟合表示。因此，当行人在室内区域长时间运动时，其运动轨迹形状也是和室内通道/走廊形状相似的矩形。所以，可以将行人运动轨迹的近似矩形作为约束，进一步提高室内场景下惯性pdr定位结果的长时准确性和可靠性。
2、具体的技术方案如下：一种遮蔽场景下基于几何构型约束的bds/pdr融合定位方法，所述方法包括以下步骤：
3、步骤1、获取惯性pdr定位轨迹信息，将定位轨迹上所有坐标点用一个有序的实数对进行唯一表示；
4、步骤2、判断是否有可用的北斗定位参考点，若存在两个及以上北斗定位参考点，执行步骤3到6，否则执行步骤7；
5、步骤3、根据第n≥2时刻北斗定位参考点与第n-1时刻参考点的方位关系以及对应时刻的惯性pdr定位点间的方位关系，求解北斗定位参考点方位与惯性pdr定位点方位差角；
6、步骤4、以第n-1时刻惯性pdr定位点为旋转点，将第n-1时刻至第n时刻惯性pdr定位轨迹整体旋转；
7、步骤5、根据第n时刻参考点坐标与惯性pdr定位点坐标比值求解轨迹伸缩系数，将第n-1时刻至第n时刻内所有惯性pdr定位轨迹坐标点乘以伸缩系数，完成惯性pdr定位轨迹伸缩变换；
8、步骤6、遍历至最后一个北斗定位参考点，完成惯性pdr定位轨迹所有的局部修正过程。
9、步骤7、以位置重访点将完整惯性pdr定位轨迹切割成多条子轨迹，求解每条子轨迹的轨迹拟合矩形，其中，位置重访点为同一北斗定位参考点或具有一定特征的指定点；
10、步骤8、以第一条子轨迹拟合矩形为参考，求解剩余子轨迹拟合矩形与参考拟合矩形朝向偏差角；
11、步骤9、以位置重访点为旋转点，将子轨迹分别整体旋转，完成惯性pdr定位轨迹整体修正过程。
12、本发明具有以下有益技术效果：
13、1、相较于现有bds/pdr融合定位方法对大量连续、准确北斗定位点的依赖，本发明仅利用稀疏可用的北斗定位参考点，即可实现半遮蔽场景下行人定位结果的长时、可靠输出。
14、2、相较于现有基于行人运动规律设计的惯性pdr约束算法所面临的适应性较差，无法实现行人在室内长时间运动情况下定位误差的有效约束等问题，本发明从行人可通行区域的空间布局出发，设计了基于行人整体运动轨迹拟合矩形约束的惯性pdr校准方法。该方法无需对行人复杂运动进行建模即可实现对行人定位轨迹的整体航向约束，对行人运动状态、运动形式没有特殊要求，具有较强的通用性。
1.一种遮蔽场景下基于几何构型约束的bds/pdr融合定位方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1的具体实现为：惯性pdr定位轨迹上所有坐标点都用一个有序的实数对进行唯一表示，且坐标点间满足正定性和三角不等式，整条定位轨迹所有定位点的集合看作是平面点集。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3的具体实现为：在第n时刻获得北斗定位参考点坐标为，此时惯性pdr定位点坐标为，查找第n-1时刻北斗定位参考点坐标为，此时对应的惯性pdr定位坐标为，以第n-1时刻与第n时刻北斗定位参考点和惯性pdr定位点分别作连线；
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤4的具体实现为：以第n-1时刻惯性pdr定位点为旋转点，将第n-1时刻至第n时刻惯性pdr定位轨迹点坐标整体旋转，获得旋转变换后的惯性pdr轨迹点坐标为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤5的具体实现为：根据第n时刻参考点坐标与惯性pdr定位点坐标比值求解轨迹伸缩系数：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤7的具体实现步骤为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤8的具体实现为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤9的具体实现为：
