【摘要】：伴隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的井噴式發(fā)展,基于位置的服務(wù)在質(zhì)量以及數(shù)量上都呈現(xiàn)爆發(fā)性增長,因此對于定位的需求也在不斷擴大。目前最為主流的定位方式是衛(wèi)星定位,對于室內(nèi)或者一些極端環(huán)境就顯得無能為力。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航定位系統(tǒng)作為衛(wèi)星定位的補充被提出,它通過佩戴在行人身上的慣性傳感器采集數(shù)據(jù),即可獲得行人的位置信息。捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航最為重要的兩個問題是:航向估計和步長估計,對于步長估計目前廣泛使用的方法是通過零速檢測算法檢測到腳著地時刻,并且使用卡爾曼濾波器對位置,速度進行更新。然而,在航向校正上一直沒有很好的解決辦法,可以說航向漂移問題是限制捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航定位精度進一步提升的關(guān)鍵問題。針對陀螺儀誤差漂移隨著時間不斷累積這一問題,本文設(shè)計了一種基于地圖信息的陀螺儀誤差估計方法。通過分析室內(nèi)地圖中對于航向有著較強約束性的區(qū)域,從中提取出可用于陀螺儀誤差估計以及航向修正的觀測量信息,分別通過卡爾曼濾波器以及四元數(shù)方法建立模型用以估計陀螺儀的誤差。通過卡爾曼濾波器建立當(dāng)前歐拉角與角速度偏差量之間的遞推關(guān)系,結(jié)合地圖以及零速檢測信息,即可得到當(dāng)前陀螺儀誤差的估計值。而基于四元數(shù)的陀螺儀誤差估計方法通過建立當(dāng)前輸出與陀螺儀偏差以及觀測值值三者之間的函數(shù)關(guān)系,當(dāng)獲取到觀測量之后可以反推出陀螺儀的偏差。實驗結(jié)果表明本文所設(shè)計的陀螺儀誤差估計方法,能夠動態(tài)的檢測陀螺儀的零速漂移,并且對陀螺儀進行自校正。估計出噪聲后對定位精度有著顯著的提升,在行走總步長為311.89米的仿真實驗中,相比于噪聲的路徑,總誤差降低81.37%,平均誤差降低81.41%。本文所提出的陀螺儀誤差估計方法僅需要分析當(dāng)前的運動狀態(tài)以及真實位置的航向角信息,不需要通過實驗室環(huán)境中設(shè)置轉(zhuǎn)臺等額外的輔助手段,因此具有較大的實際意義,在災(zāi)害救援、反恐行動、商場導(dǎo)航以及一些其他的日常室內(nèi)定位場景中具有較好的應(yīng)用前景。
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３．２．１邐零速檢測算法逡逑零速檢測算法通常依靠通過對慣性傳感器的輸出值取特征值，并且當(dāng)特征值逡逑符合預(yù)設(shè)的一些條件，則認(rèn)為當(dāng)前時刻為零速時刻。逡逑１．加速度的平方和逡逑當(dāng)行人處于站立階段時，由于只收到重力的作用，加速度的模等于重力加速逡逑度，，考慮到噪聲的存在，設(shè)置一定的誤差范圍，因此條件一可以描述為：逡逑Ｋ｜＝＼ｌａｈｋ｛ｘｆ邋＋ａｔ｛ｙｆ邋＋ａｈｋ｛ｚ）２邐（３－ｉ）逡逑ｃ邋＝｜ｉ邐（３２）逡逑［０邋ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ逡逑２．角速度平方和的方差逡逑在站立階段，加速度的變化相對會比較平緩，因此檢測加速度平方和的方差逡逑

Ｋｋ＝Ｐｋ：Ｈｌ［ＨｋＰ；ＨＴｋ＋Ｒｋｙ邐（３－２０）逡逑在行人慣性導(dǎo)航中通過圖３－邋２過程不斷遞推，即可獲得每個時刻的位置、逡逑速度與航向角信息。逡逑２５逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN96

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 尹劍;陳紅;楊萌;黃皓;;捷聯(lián)姿態(tài)計算中方向余弦與四元數(shù)法分析比較[J];四川兵工學(xué)報;2015年09期

2 許昕;何杰;王文;卜繼軍;;微機械陀螺儀的新進展及發(fā)展趨勢[J];壓電與聲光;2014年04期

本文編號：2705833