MIMU-GPS-磁力計單兵系統(tǒng)組合導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、利用GPS實(shí)現(xiàn)室外定位功能應(yīng)經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,但對于人們活動區(qū)域頻繁的室內(nèi)GPS卻因信號微弱甚至缺失而無法實(shí)現(xiàn)定位。目前,國外已經(jīng)針對室內(nèi)定位技術(shù)開展了廣泛的研究,而國內(nèi)才剛剛起步,由此可見室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS,IndoorPositionSystem)是未來導(dǎo)航定位發(fā)展的趨勢,它將給人們的生活帶來諸多的便利,但如何實(shí)現(xiàn)實(shí)時精確的定位是室內(nèi)定位技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。因此,本論文將以實(shí)現(xiàn)低成本、高精度的室內(nèi)定位功能為重點(diǎn)展開基于MIMU/GPS

2、/磁力計的單兵組合導(dǎo)航系統(tǒng)室內(nèi)、室外定位技術(shù)的研究工作。
　　論文以微慣導(dǎo)系統(tǒng)MIMU為研究對象,在介紹捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上,又研究了其它輔助傳感器GPS和磁力計的基本原理并對他們的誤差進(jìn)行了分析,以提高系統(tǒng)的定位精度。
　　對于MIMU、GPS和磁力計多傳感器的信息融合問題,本文選擇利用卡爾曼濾波來實(shí)現(xiàn)其信息融合。首先通過詳細(xì)的推導(dǎo),建立了系統(tǒng)位置誤差方程、姿態(tài)誤差方程和速度誤差方程,然后在此基礎(chǔ)上建立了Kalma

3、n濾波模型,并通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,為單兵導(dǎo)航系統(tǒng)室外定位功能的實(shí)現(xiàn)建立了理論模型。
　　針對室內(nèi)無GPS信號情況下系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)定位功能的問題,本文創(chuàng)新地提出了一種基于MIMU/磁力計組合并結(jié)合零速校正技術(shù)來實(shí)現(xiàn)單兵導(dǎo)航系統(tǒng)室內(nèi)定位的方法。其中通過引入隱馬爾科夫模型并結(jié)合人們腳步行走時的運(yùn)動特點(diǎn),提出了一種新的零速檢測算法,此方法與傳統(tǒng)的零速檢測算法相比不僅能夠準(zhǔn)確地檢測出正常行走時的零速區(qū)間,對于慢跑及快跑時零速區(qū)間的檢測也有

4、很好的效果。通過一系列的試驗(yàn)對比也證明了此方法與其它零速檢測方法的優(yōu)越之處:可靠性高、穩(wěn)定性好。
　　在零速檢測技術(shù)基礎(chǔ)上,本文設(shè)計了基于零速校正的Kalman濾波器,通過改進(jìn)Kalman濾波算法,不僅實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)速度的修正,同時對姿態(tài)和位置也進(jìn)行了有效的修正,從而保證了單兵導(dǎo)航系統(tǒng)室內(nèi)定位的精度。
　　最后通過室外試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)對本文的理論進(jìn)行了驗(yàn)證,其中室外試驗(yàn)結(jié)果表明,MIMU/GPS/磁力計組合模式下的單兵導(dǎo)航系統(tǒng)室