本文關(guān)鍵詞：基于MEMS與智能手機(jī)電子羅盤的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法研究

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【摘要】：隨著工業(yè)智能化的快速發(fā)展,慣性傳感器件和智能手持設(shè)備的發(fā)展日新月異,人們對(duì)基于智能手持設(shè)備的室內(nèi)環(huán)境位置服務(wù)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈。統(tǒng)計(jì)顯示人們?cè)谑覂?nèi)所停留的時(shí)間占人所有活動(dòng)時(shí)間的80%以上,人們迫切需要在室內(nèi)環(huán)境下,特別是大型商場(chǎng)、超市以及娛樂(lè)場(chǎng)所等公共活動(dòng)場(chǎng)合實(shí)現(xiàn)人員的定位及導(dǎo)航功能,以提高人們的生活質(zhì)量。基于室內(nèi)環(huán)境的位置服務(wù)有著廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景,也成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外各科研機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)之一。本課題基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)慣性元件和智能手機(jī)電子羅盤的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法的研究,主要內(nèi)容如下:(1)對(duì)目前發(fā)展迅速并且比較成熟的國(guó)內(nèi)外室內(nèi)定位方法進(jìn)行了分析與比較,并對(duì)基于慣性傳感器的室內(nèi)定位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了深入詳細(xì)的分析,提出了室內(nèi)慣性導(dǎo)航定位有待解決的問(wèn)題和主要研究方向。(2)對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航定位原理進(jìn)行了分析,并對(duì)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用的坐標(biāo)系、相應(yīng)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系、姿態(tài)解算算法和位置解算算法進(jìn)行了總結(jié)介紹。(3)針對(duì)行人的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),本文提出了基于MEMS慣性傳感器和手機(jī)電子羅盤結(jié)合的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法,并對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),采用了手持手機(jī)和鞋綁式慣性傳感器兩種數(shù)據(jù)采樣方式對(duì)行人運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,獲取相對(duì)精確的行人腳步運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)和行人運(yùn)動(dòng)航向這兩種重要的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。(4)針對(duì)慣導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航解算中存在的累積誤差問(wèn)題,本課題首先對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR濾波,濾除行人運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)噪聲,然后加入了以加速度幅值、加速度方差和角速度能量為判斷條件的零速度檢測(cè)算法及修正算法來(lái)校正導(dǎo)航解算過(guò)程中的累積誤差,獲取較精確的導(dǎo)航位置信息。(5)針對(duì)慣導(dǎo)解算存在的行人運(yùn)動(dòng)航向漂移問(wèn)題,本文提出了基于MEMS陀螺儀和手機(jī)電子羅盤相融合的行人航角獲取算法,對(duì)行人的航向信息進(jìn)行融合校正。對(duì)于手機(jī)電子羅盤易受周圍環(huán)境磁場(chǎng)影響的問(wèn)題,本文采用滑動(dòng)均值濾波算法對(duì)手機(jī)電子羅盤的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。(6)利用MATLAB軟件對(duì)算法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了本文所提出的基于MEMS慣性傳感器和手機(jī)電子羅盤相結(jié)合的室內(nèi)定位與導(dǎo)航算法的導(dǎo)航精度與可行性。(7)搭建了基于MPU6050慣性傳感器、藍(lán)牙模塊和Android智能手機(jī)的室內(nèi)導(dǎo)航與定位系統(tǒng)硬件平臺(tái),在Android軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上編寫(xiě)了室內(nèi)定位導(dǎo)航軟件,對(duì)本文提出的導(dǎo)航算法的實(shí)時(shí)性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.53;TP212

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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本文編號(hào)：1146209