【摘 要】
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在开放空间,人们可以依靠卫星导航系统(BDS/GPS/GLONASS/GALILEO)进行导航定位,但是单兵作战时,士兵可能是在隐蔽地点或是在室内执行任务,此时卫星信号覆盖范围受限,卫导系统
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在开放空间,人们可以依靠卫星导航系统(BDS/GPS/GLONASS/GALILEO)进行导航定位,但是单兵作战时,士兵可能是在隐蔽地点或是在室内执行任务,此时卫星信号覆盖范围受限,卫导系统不可用,这就需要研发出能在室内运行自主、可靠的定位系统,即室内定位系统IPS(Indoor Positioning System)。基于MEMS的单兵导航系统(Pedestrian Navigation System,PNS)由于其价格低廉而被广泛应用于反恐作战、火场救援等紧急救援领域。本文基于单兵导航系统对MIMU、压敏传感器、气压计、磁力计和激光雷达的多传感器信息融合技术进行研究。通过对行人的步伐特点进行分析,提出了一种改进型的零速修正方法(Zero-Velocity Update)。在经典捷联解算基础上通过对行走时微惯性测量单元的统计特性进行分析,对加速度模值、滑动方差、角速度模值设定阈值,同时融入压敏传感器信息,用以检测行走过程中的零速区间,然后引入气压计的高度信息和磁力计的航向信息,将速度误差、高度误差和航向误差作为外部参考量,通过基于零速修正的卡尔曼滤波对单兵导航系统的姿态误差、位置误差和速度误差进行反馈校正,从而对微惯性测量单元的累积误差进行修正。通过对比实验证明了微惯性测量单元\压敏传感器\气压计\磁力计的信息融合方法可以有效减小MEMS惯性系统的漂移误差,增大了零速修正方法的适用范围并且提高了系统导航定位精度,使其水平定位精度优于1%D,高度误差优于0.5米。并对基于激光雷达的同时定位及地图构建方法进行研究,通过仿真证明其可以实现自主定位与构图的目的,可以应用在今后的单兵室内导航系统中。
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