基于MEMS慣性傳感器的行人三維自主定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著導航定位技術(shù)的發(fā)展，在眾多應用中對行人位置信息的需求日益增加。目前大多數(shù)室外的行人導航定位技術(shù)主要依靠GPS，而在無GPS的環(huán)境中，只能通過昂貴的高精度慣性導航系統(tǒng)或在環(huán)境中提前布置輔助信標裝置來實現(xiàn)行人的位置信息檢測，并且大多數(shù)定位技術(shù)只滿足了二維平面的定位，不能滿足在三維空間中的應用。所以研究設(shè)計一種自主性強、無需額外的基礎(chǔ)網(wǎng)絡設(shè)施并可在三維復雜環(huán)境下實現(xiàn)較高精度的行人步跡跟蹤的定位系統(tǒng)成為人們研究的熱點。MEMS慣性傳感器在近

2、幾年開始大量應用于消費電子領(lǐng)域，體積小、質(zhì)量輕、價格便宜且自主檢測性強的優(yōu)點使其受到研究人員的普遍關(guān)注。但與傳統(tǒng)的慣性傳感器相比，MEMS慣性傳感器又有精度較低、隨機誤差不穩(wěn)定和解算誤差較大的特性。因此，將MEMS慣性傳感器應用于行人三維定位技術(shù)這一解決方案存在很大的發(fā)展空間，特別在對傳感器誤差的處理和解算過程的修正補償?shù)确矫孢€需進一步研究和探索。
　　本文圍繞低成本MEMS慣性傳感器設(shè)計了一種三維行人步跡跟蹤定位系統(tǒng)的方案。根據(jù)

3、多個傳感器的特點，采用基于梯度下降法的數(shù)據(jù)融合算法對行人步伐姿態(tài)進行解算，有效解決了慣性傳感器姿態(tài)解算過程中產(chǎn)生的累積誤差對位置估算的影響。為提高系統(tǒng)最終的定位精度，本文對基于MEMS慣性傳感器的行人三維定位系統(tǒng)進行了三個方面詳細的誤差分析，分別是積分誤差、航向誤差和高度誤差。利用多條件閾值判定算法提高步伐檢測的準確率，通過零速修正算法對速度積分誤差補償修正;將磁力計和氣壓計與慣性測量單元數(shù)據(jù)融合，其中磁力計可對啟發(fā)式的航向估算算法進行