基于IMU-GPS-ZigBee的室內外無縫導航定位系統(tǒng)的方法研究.pdf

1、慣性導航的優(yōu)點是全自主、可連續(xù)提供全部運動參數(shù)(包括位置、速度以及姿態(tài)等),短時精度較高;其缺點是誤差隨工作時間積累。衛(wèi)星導航能全天時、全天候提供誤差不隨時間積累的高精度位置和速度信息,但難以直接提供姿態(tài)信息且易被干擾。對于室內定位而言,其優(yōu)點是可以解決室內環(huán)境中因衛(wèi)星信號失鎖而失去作用并且移動基站的定位精度太低這一問題;其缺點是穩(wěn)定性差、通信距離短。結合室內外定位技術的優(yōu)缺點,本文提出了一種基于IMU/GPS/ZigBee的室內外無縫

2、導航定位系統(tǒng),該系統(tǒng)將慣性傳感器(包括加速度計、陀螺儀和磁力計)、GPS、和無線傳感器網絡ZigBee有效結合起來,取長補短,充分發(fā)揮各自的技術優(yōu)勢,從而實現(xiàn)在室內外環(huán)境下的無縫導航定位。
　　論文將室內外無縫導航定位系統(tǒng)分成了兩大模塊:IMU/GPS組合導航系統(tǒng)和IMU/ZigBee組合導航系統(tǒng)。論文首先對兩大模塊各個子系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)結構、工作原理以及優(yōu)化算法進行了介紹,接著詳細介紹了卡爾曼濾波技術在多傳感器信息融合中的應

3、用,最后提出了整個室內外無縫導航定位系統(tǒng)的總體設計方案和具體的實現(xiàn)方法。
　　通過對實測無縫導航實驗數(shù)據的分析和解算結果可以看出,在室外 GPS信號良好和室內ZigBee輔助情況下系統(tǒng)解算的位置偏差較小;但在沒有 GPS和ZigBee輔助情況下僅依靠慣性導航定位輸出的位置最大漂移16米,整個實驗過程位置誤差平均值在2米以內,基本滿足了導航定位的需求。本文提出的基于IMU/GPS/ZigBee的室內外無縫導航定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)載體在室