基于行人航位推算和MEMS慣性傳感器的室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、室內(nèi)定位技術(shù)近年來一直是研究的熱點方向，由于建筑物的遮擋導(dǎo)致室內(nèi)無法接收到GNSS信號，想要準確地在室內(nèi)獲取人員位置信息變得較為困難。目前室內(nèi)定位的實現(xiàn)方式大致可分為兩種:一種是依賴無線定位網(wǎng)絡(luò)接收信號強度指示（Received Signal Strength Indication，RSSI）的無線室內(nèi)定位方式，另一種是完全依靠自身傳感器的獨立室內(nèi)定位方式。雖然目前基于RSSI的無線室內(nèi)定位方式較為火熱，但其需要在室內(nèi)提前布設(shè)信號發(fā)射裝

2、置和測定指紋庫的特點導(dǎo)致其應(yīng)用范圍很受限制。如城市消防員在面對建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜的火情時，由于火災(zāi)突發(fā)性強，火場內(nèi)環(huán)境惡劣，任何需要在室內(nèi)提前布設(shè)信號設(shè)施來輔助定位的方式都不適合消防員定位，與此類似的還有地下礦井的人員定位等。
　　本文以獨立室內(nèi)導(dǎo)航定位作為前提，基于目前常見的Android手機上的GNSS芯片和MEMS慣性傳感器進行室內(nèi)定位研究，結(jié)合傳統(tǒng)捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航定位算法和基于行人航位推算(Pedestrian Dead Rec

3、koning，PDR)的步伐檢測以及零速修正算法(Zero Velocity Update，ZUPT)對行人進行慣性導(dǎo)航定位，主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1.在Android端和PC端之間進行傳感器數(shù)據(jù)的實時傳輸。本文采用編寫傳輸程序的方式來調(diào)用Android手機中的陀螺儀、加速度計和GNSS芯片所獲取的數(shù)據(jù)，利用WLAN網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至PC端，并加以分析解算。
　　2.傳統(tǒng)的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航算法的編寫與分析。不同于平臺

4、式的慣性導(dǎo)航，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航離不開數(shù)學(xué)平臺的幫助，在解算時牽扯到坐標轉(zhuǎn)換，姿態(tài)矩陣和位置矩陣的實時修正，四元數(shù)修正算法和方向余弦矩陣修正算法等一系列數(shù)學(xué)問題。本文按照傳統(tǒng)捷聯(lián)式慣導(dǎo)的理論，對相應(yīng)的慣性導(dǎo)航算法進行了理論學(xué)習(xí)，整體推導(dǎo)，算法編寫，程序?qū)崿F(xiàn)，精度分析等工作。
　　3.提出了結(jié)合行人航位推算以及零速修正技術(shù)的新式慣性導(dǎo)航算法。由于傳統(tǒng)的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航算法在室內(nèi)定位應(yīng)用中產(chǎn)生了較大的誤差，本文針對其誤差產(chǎn)生的特點來引入了行