基于SEMG輔助的MIMU個(gè)人定位技術(shù)研究.pdf

1、隨著對室內(nèi)導(dǎo)航、特殊和未知環(huán)境導(dǎo)航定位需求的與日俱增，作為目前個(gè)人導(dǎo)航領(lǐng)域重要定位手段的衛(wèi)星導(dǎo)航，卻在各種復(fù)雜和特殊環(huán)境下，存在著失效的挑戰(zhàn)。在民用、軍用和深空探測等領(lǐng)域，目前的個(gè)人定位技術(shù)在面對單兵、多人協(xié)同作戰(zhàn)和深空定位導(dǎo)航環(huán)境時(shí)，不能滿足工程和實(shí)際應(yīng)用需求以及未來智能化發(fā)展趨勢。為此，探索和研究了基于SEMG輔助的MIMU個(gè)人定位技術(shù)。一方面， MIMU和SEMG信號都可以測量明顯人體運(yùn)動，另一方面，SEMG還可以測量非明顯人體運(yùn)

2、動，甚至可以感知人體運(yùn)動意圖來對實(shí)際動作進(jìn)行預(yù)判，為個(gè)人定位提供了更多發(fā)展的方向。因此，論文開展了運(yùn)用SEMG信息來輔助MIMU個(gè)人定位技術(shù)的研究，主要的研究工作包含以下幾個(gè)方面：
　?、賹IMU個(gè)人導(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了學(xué)習(xí)，掌握四元數(shù)法進(jìn)行姿態(tài)解算，并計(jì)算得到載體的速度位置信息的原理。分析了SEMG信號的產(chǎn)生及特征，介紹下肢肌群及其運(yùn)動功能，選擇對步態(tài)姿勢控制作用顯著的股直肌和腓腸肌獲取SEMG信號，對信號進(jìn)行去噪和活

3、動段增強(qiáng)等預(yù)處理后，對其MAV、RMS和IEMGp變化等的特征參數(shù)進(jìn)行提取。將預(yù)處理后的任意腿的IEMGp信號通過峰值法計(jì)算得到步頻；設(shè)計(jì)一種基于LM算法的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將SEMG特征參數(shù)和步頻信息作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，設(shè)定實(shí)際行走距離除以真實(shí)步數(shù)得到的步長作為標(biāo)準(zhǔn)輸出進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，得到步長估計(jì)。
　　②搭建了系統(tǒng)平臺并對各部分硬件模塊性能及功能進(jìn)行了詳細(xì)的說明；分析了MEMS器件的誤差來源，提出一種操作簡單，可以在沒有昂貴

4、的精密轉(zhuǎn)臺的條件下進(jìn)行快速、穩(wěn)定、有效的標(biāo)校MIMU的方案，其標(biāo)校精度與高精度雙軸轉(zhuǎn)臺標(biāo)校法精度相當(dāng)，符合MIMU工程應(yīng)用要求。
　?、鄯謩e對系統(tǒng)進(jìn)行了室內(nèi)外測試和行走實(shí)驗(yàn)。室內(nèi)測試在常速行走時(shí)步長誤差可達(dá)10-4數(shù)量級，在快速行走時(shí)步長誤差小于0.01％；室外行走測試的6組數(shù)據(jù)中，步數(shù)檢測準(zhǔn)確率高達(dá)99.35%，估計(jì)步長的誤差最大不超過0.74%，在約80s時(shí)間內(nèi)行走100m的距離誤差小于1.5%。直線行走實(shí)驗(yàn)中，SEMG輔助的