發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 14:12

【摘要】：隨著智能家居生活理念的提出,人們對(duì)室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境定位需求不斷提升。由于全球定位系統(tǒng)(Global Position System,GPS)信號(hào)的傳播會(huì)受到高樓和建筑材料的阻擋,信號(hào)接收效果差,無(wú)法進(jìn)行有效的室內(nèi)定位,此外現(xiàn)有室內(nèi)定位技術(shù)大多都需要外部輔助設(shè)備,成本投入高,定位精度和覆蓋范圍受硬件條件的限制。因此,研究基于微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-electromechanical Systems,MEMS)的室內(nèi)定位技術(shù)具有重要意義。本文針對(duì)MEMS室內(nèi)定位技術(shù)進(jìn)行了深入的研究,首先介紹了MEMS室內(nèi)定位的基本原理,分析了在定位解算過(guò)程中誤差產(chǎn)生的原因,構(gòu)建了誤差模型。然后為了修正定位中存在的誤差,得到更加精準(zhǔn)的定位信息,設(shè)計(jì)了一種MEMS的室內(nèi)定位算法,該算法包括零位誤差修正算法、零速點(diǎn)檢測(cè)誤差修正算法和方位誤差修正算法。其中零位誤差修正算法對(duì)加速度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn),從而減小由零偏引起的誤差積累;零速點(diǎn)檢測(cè)誤差修正算法利用加速度計(jì)和陀螺儀輸出值確定零速點(diǎn),修正速度誤差;方位誤差修正算法利用磁力計(jì)測(cè)量載體的方位信息,對(duì)定位解算出的方位進(jìn)行校正,提高了定位精度。最后通過(guò)MATLAB搭建仿真平臺(tái),對(duì)MEMS室內(nèi)定位算法進(jìn)行了仿真。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:零位誤差修正算法有效地消除了加速度計(jì)的零偏,減小了定位過(guò)程中誤差的積累;改進(jìn)后的零速點(diǎn)檢測(cè)誤差修正算法,提高了零速點(diǎn)檢測(cè)準(zhǔn)確率,使位移誤差得到了抑制;方位誤差修正算法有效地校正了方向上存在的偏差,使定位信息更加準(zhǔn)確。
【圖文】：

MEMS 室內(nèi)定位技術(shù)是以捷聯(lián)慣性導(dǎo)航理論為基礎(chǔ)，利用慣性測(cè)量元件測(cè)量載體的參數(shù)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)航解算計(jì)算出載體的位置信息。慣性測(cè)量組件主要包括加速度計(jì)和陀螺儀。在定位過(guò)程中，加速度計(jì)測(cè)量行走過(guò)程中的加速度，依據(jù)牛頓定律，對(duì)測(cè)量的加速度進(jìn)行積分運(yùn)算得出速度和位置信息。陀螺儀測(cè)量行走過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，構(gòu)建數(shù)字慣性平臺(tái)，最終計(jì)算出行人的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置信息。2.1 MEMS 室內(nèi)定位的基本原理MEMS 室內(nèi)定位是以捷聯(lián)慣性導(dǎo)航原理為基礎(chǔ)的定位技術(shù)。利用慣性測(cè)量元件，測(cè)量出目標(biāo)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的線加速度和角速度信息，，慣性測(cè)量元主要為：加速度計(jì)和陀螺儀等。在給定初始條件的情況下，由導(dǎo)航計(jì)算機(jī)計(jì)算出載體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的姿態(tài)、航向、速度、位置等信息。導(dǎo)航解算主要是利用牛頓力學(xué)公式，通過(guò)對(duì)加速度測(cè)量值的二次積分得到載體位置信息。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航，是一種自主式的導(dǎo)航方法，不需要額外的設(shè)備支持，同時(shí)在工作狀態(tài)下也不會(huì)向外界輻射能量，不易受到外界條件的限制和干擾[32]。

第 2 章 MEMS 室內(nèi)定位的基礎(chǔ)理論研究點(diǎn)，zs軸平行于地球的自轉(zhuǎn)軸[33]。太陽(yáng)中心黃道是'sox 軸和'sy 在黃道平面內(nèi)，'sox 軸與 xs軸相互i 系）如圖 2-3 所示，以地球中心為坐標(biāo)的原點(diǎn)，xi、yi軸均在赤道平面內(nèi)，其中 xi指向赤道面
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH-39

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2708023