基于步態(tài)建模的室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)算法研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)中，由于衛(wèi)星信號的傳輸容易受到建筑物的遮擋，所以其對于室內(nèi)環(huán)境的定位結(jié)果會發(fā)生嚴(yán)重的偏差。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不依賴于外部信號源，工作環(huán)境不受約束，并且成本較低，能夠很好的解決這一問題，但是由于慣性元器件本身在使用過程中會產(chǎn)生一定的誤差，并且這一誤差會在導(dǎo)航定位過程中不斷累積，從而嚴(yán)重影響導(dǎo)航定位結(jié)果。本文擬設(shè)計一種基于步態(tài)模型的室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)，其主要

2、針對將慣性傳感設(shè)備佩戴在人體上半身的情況，試圖解決上述缺陷。
　　針對將傳感器佩戴在人體上半身時，ZUPT算法無法對水平方向速度進(jìn)行修正的情況，本文嘗試構(gòu)建不對稱倒立擺步態(tài)模型與融合零速修正的卡爾曼濾波算法相結(jié)合的系統(tǒng)框架。其主要通過步態(tài)模型對行走過程中的步長信息進(jìn)行估計，結(jié)合陀螺儀數(shù)據(jù)計算得到的方向信息，實現(xiàn)基于行人的室內(nèi)定位導(dǎo)航。
　　為了分析該系統(tǒng)方案的整體性能，本文對系統(tǒng)進(jìn)行了理論誤差分析以及理論數(shù)據(jù)實驗仿真，結(jié)果表

3、明，融合零速修正的卡爾曼濾波算法能夠較好的修正由加速度計和陀螺儀測量誤差引起的系統(tǒng)距離估計誤差，而對步態(tài)模型誤差引起的步長估計誤差以及陀螺儀測量誤差引起的系統(tǒng)方向漂移誤差，其修正能力有限。
　　為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的定位精度，本文擬提出一種通過水平慣性數(shù)據(jù)修正步長估計誤差的方案，其通過模擬人體行走過程中質(zhì)心的運動軌跡，利用豎直方向速度與水平方向速度的聯(lián)系來修正水平運動速度，同時，由水平方向速度計算得到水平方向位移信息，以此修正步態(tài)模

4、型估計步長誤差。另外，本文通過引入啟發(fā)式方向漂移消除算法對系統(tǒng)方向誤差進(jìn)行修正，改善整個基于步態(tài)模型的室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)的精度。通過多組實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的基于步態(tài)模型的室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)能夠滿足將慣性傳感設(shè)備佩戴于人體上半身情況下的高精度室內(nèi)定位。
　　本文設(shè)計的基于步態(tài)模型的室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)，為基于將傳感設(shè)備佩戴于人體上半身情況下的導(dǎo)航定位研究提供了一種簡單而有效的解決方案，如果能進(jìn)一步對該方案進(jìn)行改進(jìn)研究，其對日