基于MEMS傳感器的高精度行人導(dǎo)航算法研究.pdf

1、伴隨微電子技術(shù)迅猛發(fā)展，導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已漸漸從軍事化轉(zhuǎn)向了商用化。近幾年，室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)得到了大力發(fā)展，受到了越來越多企業(yè)和民眾的重視。但現(xiàn)有的室內(nèi)定位系統(tǒng)多是基于基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)非常明顯:需要提前在需要導(dǎo)航定位的環(huán)境中安裝大量外部設(shè)備，投入成本不菲，且精度仍有待提高。本文擬設(shè)計(jì)一種基于自身傳感器的行人導(dǎo)航系統(tǒng)來解決上述缺陷。
　　捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航技術(shù)不僅可以避免需要外設(shè)、投入高等缺陷，并且在短時(shí)間定位精度相當(dāng)高，但隨著時(shí)間的

2、推移，其存在累積的漂移誤差。針對(duì)這一點(diǎn)，本文基于卡爾曼濾波設(shè)計(jì)出一種有效補(bǔ)償累積誤差的算法。首先，通過捷聯(lián)式慣性計(jì)算模塊對(duì)慣性測量信息進(jìn)行積分解算，由角速度積分求解出姿態(tài)信息，通過四元數(shù)法對(duì)加速度進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而后積分求解出速度信息，再二次積分求解出位置信息;然后，由零速檢測模塊通過三條件判斷法對(duì)行人步行時(shí)的“零速度”階段進(jìn)行檢測，當(dāng)檢測到“零速度”時(shí)觸發(fā)卡爾曼濾波模塊;最后，將捷聯(lián)式慣性計(jì)算后的速度向量作為量測值，使用卡爾曼濾波來估計(jì)

3、系統(tǒng)狀態(tài)誤差，通過求解出的速度估計(jì)協(xié)方差，對(duì)狀態(tài)誤差估計(jì)進(jìn)行分段，融入后向固定區(qū)間平滑技術(shù)，進(jìn)一步調(diào)整狀態(tài)誤差估計(jì)及其協(xié)方差矩陣，前向反饋校正行人位置、速度和姿態(tài)信息;同時(shí)，擴(kuò)充了卡爾曼濾波狀態(tài)模型，加入加速度計(jì)和陀螺儀的零偏誤差信息，通過反饋校正慣性測量信息，進(jìn)一步消除系統(tǒng)漂移誤差，最終實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的行人定位導(dǎo)航。
　　在上述誤差補(bǔ)償算法的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)了一種行人導(dǎo)航系統(tǒng)，通過多組實(shí)驗(yàn)仿真驗(yàn)證，在500m路程內(nèi)，該行人導(dǎo)航系