位置信息在人们日常生活和工作中发挥着重要的作用，伴随着社会的进步和科技的发展，人们对定位与导航的需求也在不断增长。但由于城镇现代化程度的不断提高，建筑物的功能越来越完善，其结构也越来越复杂，人们大部分时间活动于办公楼、博物馆、图书馆，以及大型商场等建筑物内部。诸多因素导致单纯的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）已经无法满足人们对全地点定位（室内和室外无缝定位）的需求。随着射频信号处理和无线通信技术的发展，种类繁多、不同精度等级的无线室内定位方案相继出现，并展现出低成本、低功耗、高精度、实时定位的发展趋势。通常此类系统需要在待定位区域布置一定密度的参考定位信标，甚至需要提前完成大量的数据采集和分析，且其定位精度取决于参考信标的性能和密度，系统成本与其所能提供定位服务的区域面积成比例，面对大规模应用时，优势并不明显。近年来，随着惯性测量单元（Inertial Measurement Unit，IMU）器件的性价比不断提高，基于惯性传感的人员位置推算（Pedestrian DeadReckoning，PDR）技术逐渐成为一种解决人员室内定位的方案。基于PDR技术的人员定位与跟踪系统所需的设备体积小，无需在待定位区域布置定位信标，系统成本仅与待定位目标的数量有关，非常适合大规模应用。由于IMU器件的测量精度及位置推算（Dead Reckoning，DR）工作原理固有的累积误差问题，基于PDR技术的定位系统性能还有待提高。针对基于PDR理论和技术的人员定位与跟踪系统所涉及的关键问题，本文研究了以下内容：（1）基于惯性传感参量的人员行进动作特性分析与识别为了精确地计算人员的移动距离，PDR系统首先需要对人员的行进动作进行识别。本文利用惯性测量单元采集人员行进过程中腰部和胫骨运动的加速度和角速度等数据，建立用于行进动作识别的惯性传感数据库。分析腰部和胫骨两个部位在行进过程中的运动特性，包括平地行走、跑步、上楼梯和下楼梯等日常常见的行进动作。提出一种结合运动特性寻找零速率修正（Zero VelocityUpdates，ZUPT）点的方法，对连续的行进过程进行步态划分。提取行进步态的惯性数据特征，采用支持向量机SVM理论构建行进动作分类器。在此基础上设计了实验平台，实验结果表明，该方法能实现较高准确度的人员行进动作分类。（2）基于腰部运动模型的步长估计方法人员移动由单步动作组成，单步步长的计算对于PDR系统的精确度影响重大。鉴于腰部位于人体重心附近，运动相对平稳，且下肢运动符合“倒立摆”模型。本文提出一种基于腰部运动特性的步长模型构建方法，并在此步长模型的基础上获取人员位置信息。该方案将IMU置于腰部，设计了人员步行位移的计算方法，并通过多位受测者对算法进行实验验证。测试结果表明，受测者标准步行过程的位移总误差小于6.40%。本文在实验中将所提出的算法移植到智能手机等便携计算平台，基于智能手机平台建立了一套可实用的PDR系统。（3）基于捷联惯性导航的步长计算方法为了进一步提高单步步长的计算精度，本文还基于人员行进过程中胫骨运动的加速度和角速度，结合胫骨的运动特性，提出了利用ZUPT点进行步态划分，并在每个步态周期内基于捷联惯性导航原理计算行进步长的算法。该算法给出了在ZUPT时刻捷联惯性导航参数的重置方法，即，首先将初始方位角设定为未知数；然后利用推导的每一步在地理坐标系内三轴方向的位移函数关系式和ZUPT时刻胫骨与地面垂直这一特性，以垂直路面方向的位移几乎为零作为约束条件，结合行走过程的三维运动特性对位移进行适当的近似和修正，解算出平行于路面的其他两个方向的位移，进而计算出行进步长。该方法在捷联惯性导航计算过程中可准确地去除重力加速度，避免二重积分对重力加速度去除误差的扩散，极大地提高了步长计算的精度。所提出的算法方案对人员的行进方式和行进路面没有特殊要求，对不同的人员无需进行相关的参数设置，具有较强的适应性和通用性。（4）基于PDR技术的人员定位与跟踪平台的设计与构建因基于PDR技术的定位系统缺少相应的成熟实验平台，结合本研究的需求，论文以功能模块的形式给出系统的构建方法，完成了一种低成本惯性测量及数据传输单元的硬件系统设计和实现。在本文建立的实际PDR系统平台上，完成了本文所提出的相关算法的实验评估。此外，本文还将所提出的PDR算法移植到智能手机平台，构建了基于智能手机的人员定位与跟踪系统解决方案。