基于磁場SLAM輔助的慣性導(dǎo)航室內(nèi)定位研究.pdf

1、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)解決了GPS在室內(nèi)定位中的難點(diǎn)，同時(shí)它避免了對外部信號(hào)源的依賴，使用起來更加方便靈活。然而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在著誤差積累，尤其是陀螺儀的誤差，由于沒有可靠的觀測量，導(dǎo)致航向誤差是導(dǎo)航系統(tǒng)中主要存在的誤差。而地球磁場作為一種免費(fèi)的資源，已經(jīng)被人類應(yīng)用于導(dǎo)航與定位應(yīng)用中。但是到目前為止，這些研究基本都是需要事先準(zhǔn)備好室內(nèi)的磁場地圖。本文旨在缺失室內(nèi)磁場地圖的情況下，擬設(shè)計(jì)一種基于磁場SLAM輔助的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的方法來解決上述問

2、題。
　　本文將基于卡爾曼濾波慣性導(dǎo)航航位推算的基礎(chǔ)上，通過提取出其計(jì)算得到的步長、航向變化信息以及步態(tài)檢測的結(jié)果，然后融合磁場匹配技術(shù)進(jìn)行輔助修正。通過對磁場匹配原理以及SLAM算法原理的分析，本文擬設(shè)計(jì)一個(gè)基于粒子濾波的磁場SLAM輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)。首先針對粒子的傳播問題，本文將通過減少每個(gè)傳播粒子的維度來減少系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度;然后針對觀測模型與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法問題，由于磁場傳感器在一個(gè)時(shí)刻無法探測到其他位置的磁場信息，從而在初步

3、定位時(shí)由于沒有磁場地圖信息，系統(tǒng)的定位性能主要依賴于基于卡爾曼濾波的慣性導(dǎo)航計(jì)算的結(jié)果，因此本文將引入基于室內(nèi)主方向的權(quán)值更新方法來抑制慣性導(dǎo)航系統(tǒng)存在的嚴(yán)重漂移問題;接著針對磁場地圖的構(gòu)建問題，本文試圖采用基于走路過程的磁場地圖構(gòu)建方法，同時(shí)在磁場匹配過程中，將通過設(shè)定磁場匹配的閾值來限定基于磁場匹配權(quán)值更新的條件，從而減少周圍磁場的干擾;最后針對粒子濾波的粒子耗盡導(dǎo)致算法計(jì)算結(jié)果不一致性問題，本文將采用輔助粒子濾波對權(quán)值進(jìn)行優(yōu)化，使