基于压力辅助的室内行人导航零速修正方法

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室内定位技术依然存在室内复杂的环境、应用需求的多样性和室内外无缝定位衔接困难等诸多问题。虽然红外线、WLAN、超宽带(Ultra Wide Band,UWB)和超声波等辅助室内定位技术发展良好,但需要在建筑物内预装信标节点。面对复杂多变的室内环境,设计能够辅助自主导航且易便携的微惯性传感器(Micro Inertial Measurement Unit,MIMU)已成为主流方向,本文将设计基于压力辅助的室内行人导航零速修正方法,该方法是利用压力辅助的微惯性传感器检测零速区间,并设计基于扩展卡尔曼滤波的零速修正算法来实现自主导航。论文的研究工作主要包括以下几个方面:首先,阐述行人导航的基础理论知识,包括坐标系之间的转换、捷联式惯性导航基础理论、卡尔曼滤波理论,行人步态描述及特征;利用磁力计辅助的导航角进行初始对准,消除陀螺对准误差。其次,为实现准确的零速区间检测条件,研究了基于微惯性传感器的零速区间检测和基于压力传感器的零速区间检测两部分,并对检测条件进行综合分析、对比,根据检测到的零速区间设计扩展卡尔曼滤波器的零速修正算法。最后,为了验证算法的有效性和准确性。通过利用基于压力辅助下的零速修正方法和基于惯性传感器的零速修正方法进行对比,分析有无压力传感器辅助实现室内定位导航精度差别,本文设定了两组实验进行验证。结果表明,基于压力辅助下的零速修正方法的定位精度保持在3%左右,基本满足室内定位的要求。
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