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)施實現(xiàn)，其缺點非常明顯: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，并且在短時間定位精度相當(dāng)高，但隨著時間的

2、推移，其存在累積的漂移誤差。針對這一點，本文基于卡爾曼濾波設(shè)計出一種有效補償累積誤差的算法。首先，通過捷聯(lián)式慣性計算模塊對慣性測量信息進行積分解算，由角速度積分求解出姿態(tài)信息，通過四元數(shù)法對加速度進行坐標(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行人步行時的“零速度”階段進行檢測，當(dāng)檢測到“零速度”時觸發(fā)卡爾曼濾波模塊;最后，將捷聯(lián)式慣性計算后的速度向量作為量測值，使用卡爾曼濾波來估計

3、系統(tǒng)狀態(tài)誤差，通過求解出的速度估計協(xié)方差，對狀態(tài)誤差估計進行分段，融入后向固定區(qū)間平滑技術(shù)，進一步調(diào)整狀態(tài)誤差估計及其協(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，擴充了卡爾曼濾波狀態(tài)模型，加入加速度計和陀螺儀的零偏誤差信息，通過反饋校正慣性測量信息，進一步消除系統(tǒng)漂移誤差，最終實現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境的行人定位導(dǎo)航。
　　在上述誤差補償算法的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了一種行人導(dǎo)航系統(tǒng)，通過多組實驗仿真驗證，在500m路程內(nèi)，該行人導(dǎo)航系