包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置的制作方法

本申请涉及多传感器融合定位，特别涉及一种包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置。

背景技术：

1、光学运动捕捉是实现室内刚体跟踪定位常用定位技术之一，光学运动捕捉系统可以快速精确定位主动发光或被动反光标记点，提供标记点位置坐标，三个固定标记点若组成一个非等腰三角形，或三个以上固定标记点组成非对称结构，可以形成一个刚体，光学运动捕捉系统可以计算得到刚体位姿。通常可以把固定上标记点的刚体看作一个定位传感器，可以用于定位任何固定上定位传感器的设备，如无人机、vr(virtual reality，虚拟现实)头盔、xr(extended reality，扩展现实)相机等。但不可避免的是存在定位传感器遮挡问题，导致定位失效。

2、目前，相关技术可通过引入惯性传感器，即惯性测量单元，该惯性传感器是一种内感受型传感器，不受遮挡、工作空间大小等影响，测量精度仅与传感器本身精度有关，将惯性传感器与光学定位传感器绑定，通过一定数据融合算法，融合两个传感器定位数据，从而弥补光学定位的一些缺点，如遮挡问题等。

3、然而，相关技术在标记点被短时间遮挡时，容易导致定位失效，鲁棒性较差，且大场地定位精度较低，无法避免光学运动捕捉出现异常突变等情况，定位稳定性较差，亟待解决。

技术实现思路

1、本申请提供一种包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置，以解决相关技术在标记点被短时间遮挡时，容易导致定位失效，鲁棒性较差，且大场地定位精度较低，无法避免光学运动捕捉出现异常突变等情况，定位稳定性较差等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置，包括：至少一个惯性传感器，用于基于所述至少一个惯性传感器的采样帧率，采集目标的惯性数据；至少一个定位传感器，用于基于所述至少一个定位传感器的定位更新帧率，获取所述目标的定位位姿；以及融合定位组件，用于根据所述惯性数据和所述目标的定位位姿进行融合计算。

3、可选地，在本申请的一个实施例中，所述融合定位组件具体用于根据所述惯性数据预测当前时刻状态量，并基于所述定位位姿得到当前时刻观测量，通过加权计算得到所述目标的融合定位结果。

4、可选地，在本申请的一个实施例中，所述融合定位组件进一步用于基于卡尔曼滤器计算所述目标的融合定位结果。

5、可选地，在本申请的一个实施例中，所述融合定位组件还用于在根据当前预测状态量和修正值生成所述当前时刻真正状态量之前，判断所述至少一个定位传感器是否满足预设异常波动条件，并在所述至少一个定位传感器满足所述预设异常波动条件时，禁止修正所述当前预测状态量。

6、可选地，在本申请的一个实施例中，所述融合定位组件进一步用于根据当前时刻的惯性传感器世界坐标系与定位传感器世界坐标系之间的相对姿态判断是否满足所述预设异常波动条件。

7、可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：供电组件，所述供电组件为所述至少一个惯性传感器和/或所述至少一个定位传感器供电。

8、可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：通信组件，用于将所述融合定位组件的工作指令发送至所述至少一个惯性传感器和所述至少一个定位传感器，并接收所述至少一个惯性传感器的惯性数据和所述至少一个定位传感器的定位位姿，以将所述惯性数据和所述定位位姿发送至所述融合定位组件。

9、可选地，在本申请的一个实施例中，所述至少一个定位传感器为光学定位传感器或视觉定位传感器的一种。

10、可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：显示组件，用于显示所述至少一个惯性传感器的当前工作状态。

11、本申请第二方面实施例提供一种融合定位方法，包括以下步骤：基于所述至少一个惯性传感器的采样帧率，采集目标的惯性数据；基于所述至少一个定位传感器的定位更新帧率，获取所述目标的定位位姿；以及根据所述惯性数据预测当前时刻状态量，并基于所述定位位姿得到当前时刻观测量，通过加权计算得到所述目标的融合定位结果。

12、可选地，在本申请的一个实施例中，基于卡尔曼滤器计算所述目标的融合定位结果。

13、可选地，在本申请的一个实施例中，在根据当前预测状态量和修正值生成所述当前时刻真正状态量之前，还包括：判断所述至少一个定位传感器是否满足预设异常波动条件；在所述至少一个定位传感器满足所述预设异常波动条件时，禁止修正所述当前预测状态量。

14、可选地，在本申请的一个实施例中，所述判断所述至少一个定位传感器是否满足预设异常波动条件，包括：根据当前时刻的惯性传感器世界坐标系与定位传感器世界坐标系之间的相对姿态判断是否满足所述预设异常波动条件。

15、本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的融合定位方法。

16、本申请第四方面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存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的融合定位方法。

17、由此，本申请的实施例具有以下有益效果：

18、本申请的实施例可包括至少一个惯性传感器，用于基于至少一个惯性传感器的采样帧率，采集目标的惯性数据；至少一个定位传感器，用于基于至少一个定位传感器的定位更新帧率，获取目标的定位位姿；融合定位组件，用于根据惯性数据和目标的定位位姿进行融合计算。本申请通过卡尔曼滤波原理实现惯性传感器与定位传感器的融合定位，持续产生刚体定位数据，并根据定位传感器异常定位数据检测修复策略，提高刚体定位的精度和抗干扰性。由此，解决了相关技术在标记点被短时间遮挡时，容易导致定位失效，鲁棒性较差，且大场地定位精度较低，无法避免光学运动捕捉出现异常突变等情况，定位稳定性较差等问题。

19、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述融合定位组件具体用于根据所述惯性数据预测当前时刻状态量，并基于所述定位位姿得到当前时刻观测量，通过加权计算得到所述目标的融合定位结果。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述融合定位组件进一步用于基于卡尔曼滤器计算所述目标的融合定位结果。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述融合定位组件还用于在根据当前预测状态量和修正值生成所述当前时刻真正状态量之前，判断所述至少一个定位传感器是否满足预设异常波动条件，并在所述至少一个定位传感器满足所述预设异常波动条件时，禁止修正所述当前预测状态量。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述融合定位组件进一步用于根据当前时刻的惯性传感器世界坐标系与定位传感器世界坐标系之间的相对姿态判断是否满足所述预设异常波动条件。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个定位传感器为光学定位传感器或视觉定位传感器的一种。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

10.一种融合定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置，其中，所述方法包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，基于卡尔曼滤器计算所述目标的融合定位结果。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在根据当前预测状态量和修正值生成所述当前时刻真正状态量之前，还包括：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述判断所述至少一个定位传感器是否满足预设异常波动条件，包括：

14.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求10-13任一项所述的融合定位方法。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求10-13任一项所述的融合定位方法。

技术总结
本申请涉及一种包含惯性传感器的多个定位传感器的融合定位装置，其中包括：至少一个惯性传感器，用于基于至少一个惯性传感器的采样帧率，采集目标的惯性数据；至少一个定位传感器，基于定位传感器的定位更新帧率，获取目标的定位位姿；融合定位组件，用于根据惯性数据和目标的定位位姿进行融合计算。由此，解决了相关技术在标记点被短时间遮挡时，容易导致定位失效，鲁棒性较差，且大场地定位精度较低，无法避免光学运动捕捉出现异常突变等情况，定位稳定性较差等问题。

技术研发人员：张军
受保护的技术使用者：北京元客视界科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13