基于慣導(dǎo)原理的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)兼算法研究.pdf

1、最近幾年，我國經(jīng)濟(jì)正處于飛速發(fā)展時(shí)期，在城市迅速發(fā)展的大環(huán)境下，建筑物也相應(yīng)地立體化、復(fù)雜化、多樣化。但是，伴隨著我國城市化進(jìn)程，大型商場(chǎng)等建筑物火災(zāi)時(shí)有發(fā)生。面對(duì)變得更加復(fù)雜多變的室內(nèi)火災(zāi)火情，使得抗戰(zhàn)在救援一線的廣大消防員的傷亡率也逐年增大。本課題重點(diǎn)針對(duì)火災(zāi)救援人員在室內(nèi)火場(chǎng)環(huán)境中的個(gè)人生命安全問題和救援質(zhì)量，提出了一種以慣導(dǎo)原理為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及定位精度的算法研究。
　　本文系統(tǒng)的闡述了所設(shè)計(jì)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的硬件

2、平臺(tái)。該平臺(tái)以腳部定位器、胸前數(shù)據(jù)終端和后場(chǎng)數(shù)據(jù)終端等硬件為基礎(chǔ)，采用意法半導(dǎo)體的STM32F405芯片作為主控芯片，同時(shí)搭載陀螺儀、加速度計(jì)、磁力計(jì)等各種傳感器組成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。該室內(nèi)定位系統(tǒng)利用牛頓基礎(chǔ)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用由火災(zāi)救援人員腳部攜帶的定位器上載有的陀螺儀和加速度計(jì)分別測(cè)量被定位人員行進(jìn)的角速度和加速度，利用所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到現(xiàn)場(chǎng)救援人員的速度和位置以及運(yùn)動(dòng)軌跡。為了提高該系統(tǒng)的定位精度，對(duì)系統(tǒng)所涉及的姿態(tài)解算算法

3、、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法、速度求解算法和位置求解算法進(jìn)行了研究，分析了系統(tǒng)中圓錐誤差、劃船誤差和渦卷誤差的產(chǎn)生機(jī)理，推導(dǎo)了針對(duì)各種誤差的補(bǔ)償優(yōu)化算法。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與算法優(yōu)化，結(jié)果表明，該火災(zāi)救援人員室內(nèi)定位系統(tǒng)可以有效的實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，達(dá)到了水平精度為救援人員總行程的4％，垂直精度為±0.5m的定位精度。該室內(nèi)定位系統(tǒng)不依賴于外部信號(hào)，也不向周圍環(huán)境輻射能量，不受干擾，能夠在各種惡劣的環(huán)境中工作。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定及生命安全