基于慣導(dǎo)原理的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計兼算法研究.pdf

1、最近幾年，我國經(jīng)濟正處于飛速發(fā)展時期，在城市迅速發(fā)展的大環(huán)境下，建筑物也相應(yīng)地立體化、復(fù)雜化、多樣化。但是，伴隨著我國城市化進(jìn)程，大型商場等建筑物火災(zāi)時有發(fā)生。面對變得更加復(fù)雜多變的室內(nèi)火災(zāi)火情，使得抗戰(zhàn)在救援一線的廣大消防員的傷亡率也逐年增大。本課題重點針對火災(zāi)救援人員在室內(nèi)火場環(huán)境中的個人生命安全問題和救援質(zhì)量，提出了一種以慣導(dǎo)原理為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計及定位精度的算法研究。
　　本文系統(tǒng)的闡述了所設(shè)計的室內(nèi)定位系統(tǒng)的硬件

2、平臺。該平臺以腳部定位器、胸前數(shù)據(jù)終端和后場數(shù)據(jù)終端等硬件為基礎(chǔ)，采用意法半導(dǎo)體的STM32F405芯片作為主控芯片，同時搭載陀螺儀、加速度計、磁力計等各種傳感器組成捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)。該室內(nèi)定位系統(tǒng)利用牛頓基礎(chǔ)力學(xué)為理論基礎(chǔ)，采用由火災(zāi)救援人員腳部攜帶的定位器上載有的陀螺儀和加速度計分別測量被定位人員行進(jìn)的角速度和加速度，利用所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到現(xiàn)場救援人員的速度和位置以及運動軌跡。為了提高該系統(tǒng)的定位精度，對系統(tǒng)所涉及的姿態(tài)解算算法

3、、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法、速度求解算法和位置求解算法進(jìn)行了研究，分析了系統(tǒng)中圓錐誤差、劃船誤差和渦卷誤差的產(chǎn)生機理，推導(dǎo)了針對各種誤差的補償優(yōu)化算法。通過反復(fù)實驗測試與算法優(yōu)化，結(jié)果表明，該火災(zāi)救援人員室內(nèi)定位系統(tǒng)可以有效的實現(xiàn)所預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，達(dá)到了水平精度為救援人員總行程的4％，垂直精度為±0.5m的定位精度。該室內(nèi)定位系統(tǒng)不依賴于外部信號，也不向周圍環(huán)境輻射能量，不受干擾，能夠在各種惡劣的環(huán)境中工作。該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于維護(hù)社會穩(wěn)定及生命安全