【摘要】：隨著微機電(micro electromechanical system,MEMS)慣性傳感器精度的逐步提高,基于MEMS慣性傳感器實現(xiàn)高精度行人導(dǎo)航定位成為可能。此類系統(tǒng)具有成本低、易攜帶、抗干擾能力強的特點,可以應(yīng)用于衛(wèi)星信號受干擾嚴重的場合。然而由于慣性器件本身存在噪聲,其造成的誤差將會隨時間不斷累積。為此,常用零速更新方法對慣性行人導(dǎo)航中的累積誤差進行校正。但由于這種方法一方面在靜止相中仍會產(chǎn)生位移,另一方面缺少航向角觀測,它并不能夠有效降低累積誤差。為此,本文主要針對行人慣性導(dǎo)航的誤差補償方法展開研究,主要工作和貢獻如下:首先,針對傳統(tǒng)零速更新位置信息觀測弱,在靜止相中不能使系統(tǒng)的位置輸出保持靜止,從而導(dǎo)致系統(tǒng)位置估計誤差發(fā)散的問題,給出了一種靜止區(qū)間位移檢測法。該方法通過計算行人在同一靜止相中相鄰靜止點間的位移,將其作為位置誤差觀測量對系統(tǒng)的位置誤差進行估計。其次,針對傳統(tǒng)零速更新由于航向角觀測弱而導(dǎo)致系統(tǒng)航向發(fā)散的問題,本文給出了一種新的磁場干擾檢測和航向角觀測構(gòu)建法。該方法通過磁場強度模值和比力磁場內(nèi)積檢測出外部磁場干擾,同時通過將磁場干擾檢測法和直線檢測法相結(jié)合,為系統(tǒng)的航向角的誤差估計提供了更加精準的觀測量。最后,本文對傳統(tǒng)零速更新中的卡爾曼濾波器進行了改進,給出一種新穎的綜合誤差估計校正方法。該方法將位置誤差、速度誤差和姿態(tài)誤差共同構(gòu)成觀測量并集成到一個卡爾曼濾波器當(dāng)中,同時估計導(dǎo)航系統(tǒng)的位置、速度、姿態(tài)誤差和傳感器的偏置。最終將卡爾曼濾波器估計的導(dǎo)航誤差反饋到慣性解算單元中,校正系統(tǒng)的位置、速度和姿態(tài)輸出;將估計的傳感器偏置反饋給慣性測量單元校正傳感器輸出。經(jīng)過室外矩形、室內(nèi)直線、室內(nèi)矩形路線和室內(nèi)樓梯等不同情景下的實驗表明,本行人慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中能夠有效降低慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的累積誤差,實現(xiàn)高精度行人定位功能。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN96
【圖文】：

行人慣性導(dǎo)航綜合補償方法研究 第三章行人導(dǎo)航系統(tǒng)方案設(shè)計圖 3-3為一次持續(xù)了 6.21s 的直線行走實驗中慣性導(dǎo)航解算模塊在靜止相中的速度輸出的模（左），也就是速度誤差的模，以及由速度誤差傳播導(dǎo)致的位置誤差（右圖�？梢钥吹皆诤芏痰臅r間內(nèi)速度解算誤差達到 20m/s，而其導(dǎo)致的位置誤差更是達到 50km，導(dǎo)航器完全喪失了導(dǎo)航功能。因此有必要對導(dǎo)航器的速度誤差進行補償

行人導(dǎo)航系統(tǒng)方案設(shè)計 行人慣性導(dǎo)航綜合補償相。 ( ) =1, | ( ) | || < 0, 其他 ( ) = ( ,( )) + ( ,( )) + ( ,( ))（， ,( )、 ,( )、 ,( )分別表示 時刻加速度計 、 、 軸的測量值值區(qū)間的大小，考慮到人體肌肉的顫動，在實際應(yīng)用中通常取加速度計兩到三倍。 ( )表示加速度模值判斷結(jié)果，當(dāng)加速度輸出的模與當(dāng)?shù)刂夭钪翟陂撝祬^(qū)間內(nèi)時，認為行人處在靜止相，用 ( ) = 1表示；不在閾，認為行人處在擺動相，用 ( ) = 0表示。

【參考文獻】

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1 陳斌濤;劉任任;陳益強;劉軍發(fā);蔣鑫龍;劉定俊;;動態(tài)環(huán)境中的WiFi指紋自適應(yīng)室內(nèi)定位方法[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2015年05期

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本文編號：2739313