基于磁場(chǎng)SLAM輔助的慣性導(dǎo)航室內(nèi)定位研究.pdf

1、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解決了GPS在室內(nèi)定位中的難點(diǎn)，同時(shí)它避免了對(duì)外部信號(hào)源的依賴(lài)，使用起來(lái)更加方便靈活。然而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在著誤差積累，尤其是陀螺儀的誤差，由于沒(méi)有可靠的觀測(cè)量，導(dǎo)致航向誤差是導(dǎo)航系統(tǒng)中主要存在的誤差。而地球磁場(chǎng)作為一種免費(fèi)的資源，已經(jīng)被人類(lèi)應(yīng)用于導(dǎo)航與定位應(yīng)用中。但是到目前為止，這些研究基本都是需要事先準(zhǔn)備好室內(nèi)的磁場(chǎng)地圖。本文旨在缺失室內(nèi)磁場(chǎng)地圖的情況下，擬設(shè)計(jì)一種基于磁場(chǎng)SLAM輔助的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法來(lái)解決上述問(wèn)

2、題。
　　本文將基于卡爾曼濾波慣性導(dǎo)航航位推算的基礎(chǔ)上，通過(guò)提取出其計(jì)算得到的步長(zhǎng)、航向變化信息以及步態(tài)檢測(cè)的結(jié)果，然后融合磁場(chǎng)匹配技術(shù)進(jìn)行輔助修正。通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)匹配原理以及SLAM算法原理的分析，本文擬設(shè)計(jì)一個(gè)基于粒子濾波的磁場(chǎng)SLAM輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。首先針對(duì)粒子的傳播問(wèn)題，本文將通過(guò)減少每個(gè)傳播粒子的維度來(lái)減少系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度;然后針對(duì)觀測(cè)模型與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法問(wèn)題，由于磁場(chǎng)傳感器在一個(gè)時(shí)刻無(wú)法探測(cè)到其他位置的磁場(chǎng)信息，從而在初步

3、定位時(shí)由于沒(méi)有磁場(chǎng)地圖信息，系統(tǒng)的定位性能主要依賴(lài)于基于卡爾曼濾波的慣性導(dǎo)航計(jì)算的結(jié)果，因此本文將引入基于室內(nèi)主方向的權(quán)值更新方法來(lái)抑制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在的嚴(yán)重漂移問(wèn)題;接著針對(duì)磁場(chǎng)地圖的構(gòu)建問(wèn)題，本文試圖采用基于走路過(guò)程的磁場(chǎng)地圖構(gòu)建方法，同時(shí)在磁場(chǎng)匹配過(guò)程中，將通過(guò)設(shè)定磁場(chǎng)匹配的閾值來(lái)限定基于磁場(chǎng)匹配權(quán)值更新的條件，從而減少周?chē)艌?chǎng)的干擾;最后針對(duì)粒子濾波的粒子耗盡導(dǎo)致算法計(jì)算結(jié)果不一致性問(wèn)題，本文將采用輔助粒子濾波對(duì)權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，使