基于SEMG輔助的MIMU個人定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著對室內(nèi)導(dǎo)航、特殊和未知環(huán)境導(dǎo)航定位需求的與日俱增，作為目前個人導(dǎo)航領(lǐng)域重要定位手段的衛(wèi)星導(dǎo)航，卻在各種復(fù)雜和特殊環(huán)境下，存在著失效的挑戰(zhàn)。在民用、軍用和深空探測等領(lǐng)域，目前的個人定位技術(shù)在面對單兵、多人協(xié)同作戰(zhàn)和深空定位導(dǎo)航環(huán)境時，不能滿足工程和實際應(yīng)用需求以及未來智能化發(fā)展趨勢。為此，探索和研究了基于SEMG輔助的MIMU個人定位技術(shù)。一方面， MIMU和SEMG信號都可以測量明顯人體運動，另一方面，SEMG還可以測量非明顯人體運

2、動，甚至可以感知人體運動意圖來對實際動作進行預(yù)判，為個人定位提供了更多發(fā)展的方向。因此，論文開展了運用SEMG信息來輔助MIMU個人定位技術(shù)的研究，主要的研究工作包含以下幾個方面：
　　①對MIMU個人導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論進行了學(xué)習(xí)，掌握四元數(shù)法進行姿態(tài)解算，并計算得到載體的速度位置信息的原理。分析了SEMG信號的產(chǎn)生及特征，介紹下肢肌群及其運動功能，選擇對步態(tài)姿勢控制作用顯著的股直肌和腓腸肌獲取SEMG信號，對信號進行去噪和活

3、動段增強等預(yù)處理后，對其MAV、RMS和IEMGp變化等的特征參數(shù)進行提取。將預(yù)處理后的任意腿的IEMGp信號通過峰值法計算得到步頻；設(shè)計一種基于LM算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將SEMG特征參數(shù)和步頻信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，設(shè)定實際行走距離除以真實步數(shù)得到的步長作為標準輸出進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到步長估計。
　?、诖罱讼到y(tǒng)平臺并對各部分硬件模塊性能及功能進行了詳細的說明；分析了MEMS器件的誤差來源，提出一種操作簡單，可以在沒有昂貴

4、的精密轉(zhuǎn)臺的條件下進行快速、穩(wěn)定、有效的標校MIMU的方案，其標校精度與高精度雙軸轉(zhuǎn)臺標校法精度相當，符合MIMU工程應(yīng)用要求。
　　③分別對系統(tǒng)進行了室內(nèi)外測試和行走實驗。室內(nèi)測試在常速行走時步長誤差可達10-4數(shù)量級，在快速行走時步長誤差小于0.01％；室外行走測試的6組數(shù)據(jù)中，步數(shù)檢測準確率高達99.35%，估計步長的誤差最大不超過0.74%，在約80s時間內(nèi)行走100m的距離誤差小于1.5%。直線行走實驗中，SEMG輔助的