基于可佩帶傳感器的人員自主定位技術(shù)研究.pdf

1、人員自主定位系統(tǒng)是在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)失效情況下的一種重要“補(bǔ)盲”手段，通過(guò)安裝在鞋尖的慣性測(cè)量單元獲取人體運(yùn)動(dòng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人運(yùn)動(dòng)軌跡的跟蹤。
　　但是慣性測(cè)量單元（IMU）存在漂移，導(dǎo)致在定位時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差，而且誤差會(huì)隨時(shí)間不斷積累，最終導(dǎo)致定位失效。本文基于Arduino平臺(tái)開發(fā)設(shè)計(jì)人員自主定位系統(tǒng)，重點(diǎn)研究靜止檢測(cè)算法和漂移抑制算法，主要工作如下：
　　1、基于Arduino開發(fā)平臺(tái)，對(duì)人員自主定位系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，分析人體運(yùn)動(dòng)特

2、點(diǎn)，對(duì)傳感器進(jìn)行選型，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與綜合集成，實(shí)現(xiàn)輕小型與低功耗的設(shè)計(jì)目標(biāo)，以滿足可佩帶的要求。
　　2、分析了主流的靜止檢測(cè)算法的性能特點(diǎn)，指出其在實(shí)際應(yīng)用中局限性，基于此提出了自適應(yīng)的靜止檢測(cè)算法，檢測(cè)門限隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而自適應(yīng)的改變，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提算法可適用于多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　3、將慣性測(cè)量單元同時(shí)與磁力計(jì)和氣壓高度計(jì)進(jìn)行融合，利用磁力計(jì)和氣壓高度計(jì)獲得

3、航向角和高度數(shù)據(jù)，將其與IMU解算的航向角和高度的差值作為觀測(cè)誤差，利用基于卡爾曼濾波的零速修正算法（Zero Velocity Update，ZUPT）對(duì)航向和高度漂移進(jìn)行修正，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　4、在室內(nèi)場(chǎng)景中，磁力計(jì)和氣壓高度計(jì)受到的干擾比較嚴(yán)重，不能用于誤差修正?；诖颂岢鰡l(fā)式的高度漂移抑制算法，利用建筑物內(nèi)樓梯和樓層高度的先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)IMU解算高度進(jìn)行修正；對(duì)啟發(fā)式的航向漂移抑制算法進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)室內(nèi)