室内导航技术在当今社会的快速发展中逐渐占有了一席之地,在我们的生活中也变得日益重要,惯性导航技术凭借其自主性的优势可以轻松在室内信号弱,障碍多的恶劣环境下,无需预设装置的实现室内定位导航。MEMS(micro-electro-mechanical system)惯性器件作为系统中的核心器件,选用ADIS16405,集成了陀螺仪和加速度计,辅助以里程计,地磁传感器,通过多个传感器的数据进行融合做成一个低成本的、微型组合导航系统,满足室内导航定位的需求。本文的主要工作如下:(1)系统的硬件平台的实现。系统主要分为两个部分,分别是惯性导航系统(主系统)和惯性辅助系统(辅系统),主系统的导航计算机选用ARM,搭载惯性传感器,根据传感器的特点设计处理以及接口电路;辅系统导航计算机用FPGA作处理器,搭载辅助传感器,Verilog语言进行数据采集处理后通过串口输送到主系统中进行数据融合;此外还有系统结构、电源电路的设计。(2)各传感器分析与误差补偿。首先,对主要器件MEMS传感器进行Allan方差和非线性度分析实验并利用三轴转台对其进行室内标定;然后为了减小地磁传感器的误差,提出了基于椭圆或椭球拟合的地磁补偿方法;最后,要对重要的辅助器件里程计利用室外GPS信号对其进行准确标定。(3)各传感器融合算法的实现。MEMS惯性导航系统(MINS)内部的积分运算带来的误差会随着时间的推移而增大,为了得到系统实时稳定的导航信息,需要用其他传感器进行速度及位置修正,建立了系统的组合滤波模型,给出了系统EKF滤波算法的具体实现方法,这是主要的数据融合方法;此外为了防止里程计打滑造成的速度误差,采用了多个里程计输出多路信号冗余,为了从这多个信号中获取一个较为准确的速度信息,运用模糊逻辑或是神经网络的方法对其进行数据融合。(4)系统试验验证。实际系统完成后为了验证其实际运行情况,分别对其航姿、定位情况进行了实验。航姿实验分为静态和动态两种,测试结果为:在转台静态试验,水平姿态精度?0.4?;在转台摇摆试验下,系统的水平姿态角精度在?0.5?。水平定位实验的结果图见第六章。