室內(nèi)行人定位技術(shù)已被廣泛用于商業(yè)、交通和安防領(lǐng)域,與其他技術(shù)（例如基于Wi-Fi或UWB）相比,基于慣性測(cè)量單元的慣性導(dǎo)航系統(tǒng),不需要外部基礎(chǔ)設(shè)施且成本較低。但是,其存在的主要問(wèn)題是,誤差的迅速累積會(huì)嚴(yán)重影響定位精度。現(xiàn)有的基于慣導(dǎo)的室內(nèi)定位技術(shù)已經(jīng)逐漸降低了累積誤差的影響,但在定位精度和成本上仍然面臨若干問(wèn)題。本論文提出一種基于慣導(dǎo)的高精度低成本室內(nèi)行人定位算法,僅使用加速度計(jì)和陀螺儀傳感器,在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上,利用行人步態(tài)速度和步數(shù)信息等,實(shí)現(xiàn)高精度低成本的室內(nèi)行人定位。論文首先介紹了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí),包括慣性傳感器原理與噪聲分析、慣性導(dǎo)航原理及其應(yīng)用等,重點(diǎn)講述了如何在慣導(dǎo)系統(tǒng)中降低慣性傳感器誤差對(duì)精度的影響,為論文提出的高精度低成本室內(nèi)行人定位算法提供了理論基礎(chǔ)。隨后,論文從慣性導(dǎo)航系統(tǒng)常用的卡爾曼濾波算法入手,介紹了室內(nèi)行人定位技術(shù)的發(fā)展,分析了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),包括在定位精度和系統(tǒng)成本方面的問(wèn)題,從而引出本論文提出的高精度低成本室內(nèi)行人定位算法。接下來(lái),論文詳細(xì)闡述了提出的基于步態(tài)速度檢測(cè)和自適應(yīng)參量更新的室內(nèi)行人定位算法。通過(guò)檢測(cè)行人的步態(tài)速度并自適應(yīng)更新卡爾曼濾波... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１傳感器坐標(biāo)系與北－西－天坐標(biāo)系示意圖??加速度是速度的時(shí)間變化率，對(duì)于室內(nèi)行人定位，測(cè)量加速度的目的是確定行??

，以繞軸右手走則旋轉(zhuǎn)為ＪＥ方向，走義域?yàn)??［－１８０?，１８０。］。??航向角（ｙａｗ，表示為中）；又叫偏航角，．戀載體繞．豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，縱軸；％在水??平面的投影與導(dǎo)航坐標(biāo)系北軸ｘｎ間的夾角稱為航向角，以ｘｎ為始，夾角逆時(shí)針?lè)较??為ＩＥ，定義域?yàn)椋郏保福�、１８０。］�??下面將用經(jīng)典的歐拉角法，展示姿態(tài)角和姿態(tài)矩陣的相互轉(zhuǎn)換。住意兩個(gè)三維??宣角坐標(biāo)系之間的角度關(guān)系可以完全由三個(gè)角度來(lái)描述，這三個(gè)旋轉(zhuǎn)角稱為歐拉??．角Ｐ假設(shè)從坐標(biāo)系；經(jīng)過(guò)三次旋轉(zhuǎn)得到＿坐標(biāo)系；＾ｎｙｎｚｎ，如圖２－２所示：???１繞七旋轉(zhuǎn)沴?１繞＆旋轉(zhuǎn)＃????ｘｂｙｈｚｈ??？?＇ｙｐｉ??？??？?ｘｎｙ？ｚｎ??１０?０?ｃｏｓ?沒(méi)?０?ｓｉｎ?沒(méi)?ｃｏｓｙ／?－ｓｉｎｙ／?０??Ｃ＼?＝?０?ｃｏｓ＾?－ｓｉｎ＾?Ｃ＼?＝?０?１０?Ｃ２ｎ?＝?ｓｉｎｙ／?ｃｏｓｙ／?０??０?ｓｉｎ＾?ｃｏｓ＾?－ｓｉｎ?沒(méi)?０?ｃｏｓ?沒(méi)?０?０?１??圖２－２坐標(biāo)系變換與姿態(tài)角寂意圖??其中，表示方向余弦矩陣，則根據(jù)方＇向余弦矩陣之間的傳遞性，旋轉(zhuǎn)矩陣??可以■表示為公式（２－７）所示》針對(duì)行人定位導(dǎo)航系統(tǒng)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的是姿態(tài)??角，旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)應(yīng)的是姿態(tài)矩陣。??＿?廠＊１?ｐ２?ｐｎ??ｃｏｓｘｐｃｏｓｄ?ｃｏｓｘ／ｊｓｉｎ６ｓｉｎ０?—?ｓｉｎｘｊｊｃｏｓ０?ｓｉｎｘｊｊｓｉｎ０?＋?ｃｏｓｘ／ｊｓｉｎ〇ｃｏｓ０ｉ?（２－７）??＝ｓｉｎｉｐｃｏｓＯ?ｃｏｓｘｐｃｏｓ０?＋?ｓｉｍｐｓｉｎ０ｓｉｎ０?ｓｉｎｘｐｓｉｎｄｃｏｓＯ?—?ｃｏｓｘ／ｊｓｉｎ０??．—ｓｉｎ６?ｃｏｓ〇ｓｉｎ０?ｃｏｓ〇ｃｏｓ０

景更加廣泛，適用于行人定位導(dǎo)航場(chǎng)景。然而，傳感器不僅不會(huì)進(jìn)行??軸對(duì)齊，而且還會(huì)在行走周期中相對(duì)乎參考坐標(biāo)軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。囡此，必須使用陀螺??儀提供的角速度來(lái)跟蹤傳感器的旋轉(zhuǎn)，也就是通過(guò)上文提到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來(lái)完成＆再??在參考坐標(biāo)系中減去重力的影響并進(jìn)行兩次積分完成位置的跟蹤。??２．２．１慣性導(dǎo)航基本原理??慣性導(dǎo)航顧名思義，利用慣性傳感器．號(hào)完成與位ｆｉ和姿態(tài)相關(guān)的定位導(dǎo)航??任務(wù)。結(jié)合公式（２－１）?（２－２）?（２－３）?（２－４）?（２－５）將慣性導(dǎo)航的基本原理圖展示為??如圖２－４所示。加速度計(jì)和陀螺儀信號(hào)經(jīng)過(guò)ＩＮＳ后輸出為對(duì)應(yīng)載體的速度和位置，??其中間過(guò)程，坐標(biāo)系、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、姿態(tài)角與姿態(tài)矩陣的相關(guān)知識(shí)在２．１．１節(jié)已經(jīng)詳??細(xì)介紹，這里不再贅述。??加遽鷹計(jì)．營(yíng)?？旋轉(zhuǎn)??？減：鴦重：力一加速．度￣？?ｊｊ?—位置一？??陀螺伩信號(hào)一角速度一？姿態(tài)解算Ｊ＂——姿態(tài)一？??圖２－４慣性導(dǎo)航基本原題Ｍ??論文中使用的是捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)，如圖２－５所示，利用了慣性導(dǎo)航原??理，加入了?ＩＭＵ誤差補(bǔ)償部分，包括傳感器校準(zhǔn)、滑動(dòng)均值濾波（在２．１．２節(jié)已經(jīng)??詳細(xì)介紹）、算法層面補(bǔ)償（將在第三章和第四章詳細(xì)展開(kāi)）。Ｓ然，僅僅依＿０＾１１??誤差補(bǔ)償，系統(tǒng)不能達(dá)到較高的定位精度，基于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)，結(jié)合多種誤差補(bǔ)償??算法也是論文主要功課的地方。捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：??（１）初始化載體的位置和速度后，無(wú)需外部參考即可確定載體位置，姿態(tài)或速度，??不會(huì)受到干擾和欺騙，系統(tǒng)有較強(qiáng)的穩(wěn)健性和可靠性。??（２）通過(guò)領(lǐng)〖遣＃對(duì)于參考坐標(biāo)系的線性加速度和角速度，可以檢測(cè)載體所處的??地理位置的變化（例如，向東或

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]淺談室內(nèi)定位技術(shù)現(xiàn)狀[J]. 張勝軍,林若琳.  測(cè)繪與空間地理信息. 2018(07)



本文編號(hào)：3507818