本文關(guān)鍵詞：基于多傳感器的室內(nèi)人體導(dǎo)航技術(shù)研究

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展,人們對室內(nèi)定位和導(dǎo)航技術(shù)的需求也越來越大。而由于室內(nèi)信號遮擋,無法使用GPS等衛(wèi)星技術(shù)進行導(dǎo)航。因此,室內(nèi)技術(shù)逐漸成為當(dāng)今研究的重點,主要包括基于各類無線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)和基于慣性傳感器的室內(nèi)定位技術(shù)。本文圍繞基于慣性傳感器的室內(nèi)人體軌跡推算問題進行研究,并在基于STM32的嵌入式系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)該系統(tǒng)。一般情況下,MEMS傳感器具有精度偏低、隨機誤差較大等缺點。針對這些缺點,本文對加速度計和陀螺儀建立了誤差模型并分析,主要消除了影響較大的零點漂移誤差;磁力計在室內(nèi)更容易受到影響,本文建立了橢球模型,利用橢球擬合算法對其進行修正。最后,將標定算法移植到STM32單片機上,實現(xiàn)了現(xiàn)場標定。姿態(tài)解算和計步是系統(tǒng)中最重要的兩個部分。本文將四元數(shù)作為更新姿態(tài)的工具,首先利用磁力計和加速度計得到初始姿態(tài)角,轉(zhuǎn)化為四元數(shù)后,利用擴展卡爾曼濾波融合傳感器數(shù)值并更新四元數(shù),最后更新姿態(tài)角。對于步伐信息,本文中主要利用中間閾值穿越的方法對豎直方向加速度值進行分析而得到。在軌跡推算中,本文針對現(xiàn)有啟發(fā)式偏移消除算法(Heuristic Drift Elimination,HDE)中航向角推算不準確、反饋系數(shù)魯棒性較差的問題,提出了對航向角進行啟發(fā)式漂移消除的算法(Angle Heuristic Drift Elimination,AHDE)。主要是用啟發(fā)式漂移消除算法對航向角進行修正,最后利用粒子濾波結(jié)合步數(shù)及步長信息推算出行人的行走軌跡。經(jīng)過多次實驗測試,結(jié)果顯示,在行走方向較為固定的典型室內(nèi)環(huán)境中,行走距離在250米時,該算法平均誤差不超過2米,而HDE算法誤差會達到4米左右。并且該系統(tǒng)具有比對陀螺儀數(shù)據(jù)進行啟發(fā)式漂移消除系統(tǒng)更強的魯棒性。當(dāng)以100HZ頻率讀取數(shù)據(jù)時,本文實現(xiàn)的AHDE算法反饋系數(shù)的選擇范圍由HDE算法的[0.001,0.028]擴展為[0.005,0.23],幾乎擴大了一個數(shù)量級。
【學(xué)位授予單位】：中國計量學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周樂宇;基于多傳感器的室內(nèi)人體導(dǎo)航技術(shù)研究[D];中國計量學(xué)院;2016年

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本文編號：1229987