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基于自适应ZUPT与航向角误差修正的INS约束算法
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作者 刘宇 贺光瑞 +2 位作者 陈燕苹 邹梦强 刘小玮 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期387-393,424,共8页
为提高行人惯性导航系统(INS)的定位精度,提出了一种基于自适应零速修正算法(ZUPT)与航向角误差修正的INS约束算法。首先,利用基于广义似然比的零速检测阈值与检验统计量的特征值建立关系式,实现对零速检测阈值的自适应调整。然后,对IN... 为提高行人惯性导航系统(INS)的定位精度,提出了一种基于自适应零速修正算法(ZUPT)与航向角误差修正的INS约束算法。首先,利用基于广义似然比的零速检测阈值与检验统计量的特征值建立关系式,实现对零速检测阈值的自适应调整。然后,对INS解算位置建立线性回归模型,结合主航向与解算航向的航向差,根据行人运动类型构建观测向量和观测矩阵,对INS误差进行修正。最后,经实验验证,当行人在复杂路线变速运动时,相较于固定阈值的零速检测算法和主航向修正算法,所提算法的解算轨迹更接近真实轨迹,平均闭环误差从3.31%D减小至1.45%D,有效提高了INS定位精度,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 行人导航 零速修正 广义似然比 扩展卡尔曼滤波 航向角修正
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基于ZUPT的新型月面导航处理方法
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作者 杨喆 庄忱 《导航定位与授时》 CSCD 2024年第3期48-57,共10页
为了解决探测器在月面工作时惯性导航系统的误差累积问题,克服现有研究对环境敏感或是需要定期停止才能进行误差修复的短板,结合探测器的行驶行为,将探测器使用零速更新(ZUPT)原理修正误差的过程分解成了无ZUPT、完全ZUPT、水平动态ZUP... 为了解决探测器在月面工作时惯性导航系统的误差累积问题,克服现有研究对环境敏感或是需要定期停止才能进行误差修复的短板,结合探测器的行驶行为,将探测器使用零速更新(ZUPT)原理修正误差的过程分解成了无ZUPT、完全ZUPT、水平动态ZUPT和垂向动态ZUPT 4种子模型的叠加,并分别推导了它们的系统矩阵和测量矩阵。针对月面导航系统提出了一种新型多模型零速更新(MMZUPT)算法。该算法应用多模型交互原理,允许多种更新模型同时工作,可以通过计算每个模型的权重在每个定位历元输出最优导航结果并约束误差。在精心挑选的受限环境中对月面导航进行了模拟实验,结果表明,所提MMZUPT方法无需频繁地主动停车以满足传统ZUPT使用边界就可以取得良好的效果,并且通过对包含错误的校准信号加以识别和利用可以获得更好的性能。 展开更多
关键词 零速更新 多模型交互 惯性导航 月面导航
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行人自主导航技术综述
3
作者 邓志红 张平 +3 位作者 李哲 孟之栋 沈凯 尚克军 《导航定位与授时》 CSCD 2024年第4期1-15,F0002,共16页
导航与位置服务是我国经济新增长点和战略性新兴产业。近年来,行人自主导航技术由于可为行人提供高自主、高智能、高可靠和低成本的位置服务而备受关注,成为了导航与位置服务赋能可穿戴设备的关键驱动力。针对惯性、磁场和视觉三大主流... 导航与位置服务是我国经济新增长点和战略性新兴产业。近年来,行人自主导航技术由于可为行人提供高自主、高智能、高可靠和低成本的位置服务而备受关注,成为了导航与位置服务赋能可穿戴设备的关键驱动力。针对惯性、磁场和视觉三大主流行人自主导航方法进行了调研分析,梳理了行人自主导航技术的研究进展,重点阐述了各类技术途径的原理与特点,并指出了行人自主导航技术的未来发展趋势。 展开更多
关键词 行人自主导航 人体里程计 行人航位推算 零速修正 磁场匹配 视觉惯性里程计
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基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法
4
作者 路永乐 苏胜 +3 位作者 杨杰 罗毅 粟萍 惠嘉威 《导航定位与授时》 CSCD 2024年第1期106-114,共9页
针对行人惯性导航系统误差随时间累积致使定位精度严重下降的问题,提出了一种基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法。该算法在零速修正算法的基础上,利用足部安装的超声波测距模块实时测量行人双足相对距离,构建了基于超声测距的... 针对行人惯性导航系统误差随时间累积致使定位精度严重下降的问题,提出了一种基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法。该算法在零速修正算法的基础上,利用足部安装的超声波测距模块实时测量行人双足相对距离,构建了基于超声测距的足间距约束模型,通过随机森林算法实现行人运动模式识别,并针对上下楼梯场景,利用台阶高度和足间距信息进行高度解算,最终实现行人三维惯性定位。在实际路线上开展了三维定位实验,数据显示,所提算法平面闭环误差为总路程的0.64%,与零速修正算法相比下降了55.56%,高度误差为0.06 m,与零速修正和气压计联合算法相比下降了64.70%,能够实现导航误差在总路程的0.50%以内的三维定位。实验结果表明,所提算法具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 行人导航系统 惯性测量单元 零速修正 足间距约束 高度解算
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Lightweight hybrid visual-inertial odometry with closed-form zero velocity update 被引量:4
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作者 QIU Xiaochen ZHANG Hai FU Wenxing 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第12期3344-3359,共16页
Visual-Inertial Odometry(VIO) fuses measurements from camera and Inertial Measurement Unit(IMU) to achieve accumulative performance that is better than using individual sensors.Hybrid VIO is an extended Kalman filter-... Visual-Inertial Odometry(VIO) fuses measurements from camera and Inertial Measurement Unit(IMU) to achieve accumulative performance that is better than using individual sensors.Hybrid VIO is an extended Kalman filter-based solution which augments features with long tracking length into the state vector of Multi-State Constraint Kalman Filter(MSCKF). In this paper, a novel hybrid VIO is proposed, which focuses on utilizing low-cost sensors while also considering both the computational efficiency and positioning precision. The proposed algorithm introduces several novel contributions. Firstly, by deducing an analytical error transition equation, onedimensional inverse depth parametrization is utilized to parametrize the augmented feature state.This modification is shown to significantly improve the computational efficiency and numerical robustness, as a result achieving higher precision. Secondly, for better handling of the static scene,a novel closed-form Zero velocity UPda Te(ZUPT) method is proposed. ZUPT is modeled as a measurement update for the filter rather than forbidding propagation roughly, which has the advantage of correcting the overall state through correlation in the filter covariance matrix. Furthermore, online spatial and temporal calibration is also incorporated. Experiments are conducted on both public dataset and real data. The results demonstrate the effectiveness of the proposed solution by showing that its performance is better than the baseline and the state-of-the-art algorithms in terms of both efficiency and precision. A related software is open-sourced to benefit the community. 展开更多
关键词 Inverse depth parametrization Kalman filter Online calibration Visual-inertial odometry zero velocity update
原文传递
粒子群优化噪声参数的行人导航零速修正算法
6
作者 李磊 苏中 +2 位作者 吴学佳 雷明 王一静 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-49,共8页
针对使用零速修正算法进行行人惯性导航时,固定噪声参数不适用所造成的导航精度较低的问题,提出了一种基于粒子群算法优化噪声参数的零速修正算法。通过最小化零速阶段的滤波器新息序列可以在线调整滤波参数,以适应当前行人运动状态,最... 针对使用零速修正算法进行行人惯性导航时,固定噪声参数不适用所造成的导航精度较低的问题,提出了一种基于粒子群算法优化噪声参数的零速修正算法。通过最小化零速阶段的滤波器新息序列可以在线调整滤波参数,以适应当前行人运动状态,最后通过对多组惯性数据进行解算来验证算法有效性。分别使用了标准零速修正算法和粒子群优化的零速修正算法对惯性数据进行解算,并计算两种算法解算结果的位置误差,结果表明,提出的算法能够得到更小的定位误差和更平滑的解算轨迹。 展开更多
关键词 行人导航 零速修正 粒子群优化 扩展卡尔曼滤波 新息序列
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基于纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位系统研究
7
作者 闫双建 闫永刚 +4 位作者 邢渊博 陈召阳 段祥玉 张开法 孙满盈 《自动化应用》 2024年第13期217-222,共6页
针对GPS与IMU组合导航定位系统在不同应用场景下,存在GPS无线信号失锁和惯性传感器导航解算过程误差累积等问题,提出了一种纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位方法。利用惯性传感器采集铁路巡检员的足部数据,并分析其运动特征;提出机器... 针对GPS与IMU组合导航定位系统在不同应用场景下,存在GPS无线信号失锁和惯性传感器导航解算过程误差累积等问题,提出了一种纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位方法。利用惯性传感器采集铁路巡检员的足部数据,并分析其运动特征;提出机器学习智能分类算法,检测行人在行走过程中的静止阶段和运动阶段。在初始状态下进行初始对准,以确定初始方位;在零速状态下,通过扩展卡尔曼滤波估计航向误差、角速度误差、速度误差,实现导航解算的姿态、速度和位置的零速修正。对比巡检员导航实验与GPS RTK差分定位实验发现,提出的基于纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位系统可以准确跟踪巡检员的实时位置,并且平均误差为2.674%,最大误差不超过3.3%。 展开更多
关键词 机器学习 初始对准 导航解算 扩展卡尔曼滤波 零速修正
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重力扰动对高精度激光陀螺惯导系统ZUPT的影响分析与补偿 被引量:2
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作者 翁浚 卞肖云 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期179-183,共5页
高精度激光陀螺惯导系统广泛应用于车载自主定位定向当中。当不存在外部测速设备的条件下,一般采用零速修正(zero velocity update,ZUPT)对导航误差的发散过程进行约束。常规ZUPT导航算法中重力矢量采用正常重力模型计算获得,忽略了重... 高精度激光陀螺惯导系统广泛应用于车载自主定位定向当中。当不存在外部测速设备的条件下,一般采用零速修正(zero velocity update,ZUPT)对导航误差的发散过程进行约束。常规ZUPT导航算法中重力矢量采用正常重力模型计算获得,忽略了重力扰动对导航精度的影响。考虑到车载自主导航系统对定位精度的要求,本文从重力扰动对惯性导航误差的影响机理分析入手,指出重力扰动是影响高精度ZUPT导航精度的最主要误差源之一。设计提出了两种适用于车载应用的重力扰动实时补偿方案,并在重力扰动变化剧烈的山区地带进行了长距离车载试验。试验结果表明,对于同一组跑车数据,导航时间2 h ZUPT间隔10 min,激光陀螺惯导系统的水平定位精度由补偿前的8.93 m提高到了补偿后的3.75 m,高程定位精度由补偿前的1.63 m提高到了补偿后的0.80 m。重力扰动补偿方法具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 高精度惯导系统 零速修正 重力扰动 球谐模型
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复杂城市环境下的全球导航卫星系统/捷联惯性导航系统组合导航算法 被引量:1
9
作者 刘小汇 王怡晨 +1 位作者 文超 李宗楠 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期4150-4160,共11页
针对复杂城市环境下,全球导航卫星系统(GNSS)信号出现频繁短暂失锁或拒止时,对GNSS/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统的导航精度和鲁棒性影响较大问题,该文提出一种改进的因子图滤波方法。首先使用GNSS接收机内部参数构建信号误差鉴... 针对复杂城市环境下,全球导航卫星系统(GNSS)信号出现频繁短暂失锁或拒止时,对GNSS/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统的导航精度和鲁棒性影响较大问题,该文提出一种改进的因子图滤波方法。首先使用GNSS接收机内部参数构建信号误差鉴别函数,能实时估计出信号受多径干扰、遮挡等情况下的信号测量性能;同时利用载体运动约束条件构造零速修正因子,对GNSS拒止情况下的系统状态进行更新,避免系统导航性能极速下降。实验结果表明,改进的因子图方法相比经典因子图方法,在城市复杂环境下能提高定位精度63.50%和测速精度42.26%,同时也具有更低的存储量和计算复杂度,特别适用于城市车辆辅助驾驶导航设备中,对导航精度、硬件资源和实时性约束强的场景。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统 捷联惯性导航系统 因子图 零速修正
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基于MEMS-MARG传感器的行人室内定位系统设计 被引量:1
10
作者 邹一凡 李佳 王玮冰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第1期64-66,74,共4页
针对低成本行人室内定位系统的实际应用需求,提出了一种基于MEMS-磁、角速度、重力(MARG)传感器的定位方法。基于改进的扩展互补滤波(ECF)算法,结合零速更新(ZUPT)算法与姿态快速收敛(FC)算法,以较低的运算量实现了对行人的定位。设计... 针对低成本行人室内定位系统的实际应用需求,提出了一种基于MEMS-磁、角速度、重力(MARG)传感器的定位方法。基于改进的扩展互补滤波(ECF)算法,结合零速更新(ZUPT)算法与姿态快速收敛(FC)算法,以较低的运算量实现了对行人的定位。设计了相应的软硬件系统,并通过实验对算法性能进行了验证。实验结果表明:基于ECF+FC的行人定位算法性能优于其他基于互补滤波(CF)的方案,能够实现0.5%以内的平面定位误差和1%以内的三维定位误差,可以满足实际需要。 展开更多
关键词 室内定位 磁、角速度、重力传感器 捷联惯性导航系统 互补滤波 零速更新
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基于MEMS惯性传感器和气压计的行人室内导航系统设计 被引量:1
11
作者 邹一凡 李佳 王玮冰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第2期91-94,共4页
面向实际应用需求,设计了一种完整的行人室内导航系统方案。将所设计数据采集模块安装至行人足部,对加速度、角速度以及气压数据进行实时地采集和处理后,基于惯性导航系统(INS)+扩展卡尔曼滤波(EKF)+零速更新(ZUPT)+零角速度更新(ZARU)... 面向实际应用需求,设计了一种完整的行人室内导航系统方案。将所设计数据采集模块安装至行人足部,对加速度、角速度以及气压数据进行实时地采集和处理后,基于惯性导航系统(INS)+扩展卡尔曼滤波(EKF)+零速更新(ZUPT)+零角速度更新(ZARU)+启发式偏移消除(HDE)+Barometer算法框架,对传感器数据进行融合,从而对当前位置进行推断,随后将运算结果传输至上位机进行显示。通过在直线路径、组合路径下进行实验,对实验对象的运动轨迹进行了还原。实验结果表明:本文系统方案能够实现1%以内的定位误差,能够满足实际应用需求。 展开更多
关键词 行人导航系统 惯性测量单元 惯性导航系统 扩展卡尔曼滤波 零速更新
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基于改进容积卡尔曼滤波器的超宽带/惯性导航系统室内融合定位技术 被引量:1
12
作者 肖春亮 张忠民 《应用科技》 CAS 2023年第6期69-75,共7页
在室内非视距环境中,单一超宽带(ultra wide band,UWB)技术会产生稳定性差和定位精度低的问题,以至于不能达到室内定位的要求。将UWB定位技术和惯性导航系统(inertial navigation system,INS)技术相结合,能够有效抑制非视距误差对定位... 在室内非视距环境中,单一超宽带(ultra wide band,UWB)技术会产生稳定性差和定位精度低的问题,以至于不能达到室内定位的要求。将UWB定位技术和惯性导航系统(inertial navigation system,INS)技术相结合,能够有效抑制非视距误差对定位结果的影响,因此本文提出基于改进的容积卡尔曼滤波器(cubature Kalman filter,CKF)的UWB/INS融合室内定位方法。首先,通过广义似然比检测算法对行人的静止态和运动态进行检测;之后对于静止态通过零速修正算法对速度进行修正,零积分航向角速率修正算法对航向角进行修正;然后,通过模糊综合评判的非视距识别算法对非视距信号进行识别,通过基于半定规划的非视距修正算法对识别出的信号进行修正;最后通过改进的容积卡尔曼滤波器将UWB定位数据和INS定位数据进行融合,得出组合定位结果。实验结果显示,与标准容积卡尔曼滤波算法相比,改进的容积卡尔曼滤波算法的定位结果均方根误差降低了2.32 cm(18.82%),拥有更好的定位精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 超宽带技术 室内定位 惯性导航系统 容积卡尔曼滤波器 零速修正 零积分航向角速率修正
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航向误差非线性预测的惯性行人导航零速修正算法 被引量:1
13
作者 戴洪德 马宇峰 +2 位作者 戴邵武 郑百东 张笑宇 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期2555-2561,共7页
针对基于零速修正(zero velocity update,ZUPT)的行人导航算法无法对航向角进行观测导致航向角发散的问题,设计了一种基于ZUPT、零角速率修正和航向角误差非线性预测校正的惯性行人导航算法。首先通过广义似然比检测(generalized likeli... 针对基于零速修正(zero velocity update,ZUPT)的行人导航算法无法对航向角进行观测导致航向角发散的问题,设计了一种基于ZUPT、零角速率修正和航向角误差非线性预测校正的惯性行人导航算法。首先通过广义似然比检测(generalized likelihood ratio test,GLRT)算法确定出零速区间;在检测到的零速区间内利用ZUPT算法构造速度误差观测量、利用零角速率修正(zero angular rate update,ZARU)算法构造角速率误差观测量,通过零速区间航向角误差观测模块构造航向角误差观测量,在非零速区间对航向角误差进行非线性预测;再利用卡尔曼滤波对零速区间内的速度、角速率、位置和航向角误差进行估计,利用估计误差对惯性行人导航系统进行误差修正;通过实际行人导航系统验证,在复杂运动状态下导航轨迹误差平均值仅为0.43 m,只占总路程的0.35%。在长航时行走的情况下导航误差仅为1.25%里程。所提算法无需增设其他传感器,无需限制行人的运动轨迹,具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 行人导航 零速检测 零速修正 零角速率修正 卡尔曼滤波
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足部安装MEMS-IMU个人导航系统 被引量:15
14
作者 王立兵 杨松普 +1 位作者 罗巍 皮燕燕 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期460-463,共4页
为了实现室内外环境下个人自主导航,研究了足部安装的MEMS-IMU个人导航系统。根据人行走时足部具有周期性零速的特征,以加速度计输出矢量和、滑动方差和陀螺仪输出的角速度矢量和为检测量,设计了一种多条件零速检测算法,有效地提高了零... 为了实现室内外环境下个人自主导航,研究了足部安装的MEMS-IMU个人导航系统。根据人行走时足部具有周期性零速的特征,以加速度计输出矢量和、滑动方差和陀螺仪输出的角速度矢量和为检测量,设计了一种多条件零速检测算法,有效地提高了零速检测的准确性。针对MEMS惯性传感器零漂大、精度低的问题,导航定位算法以传统的捷联解算算法为基础,进行了适应性改进。引入零速修正(ZUPT)技术,设计了以速度信息作为伪量测的Kalman滤波器。在零速阶段对系统速度,姿态,位置误差进行估计,将估计结果反馈以修正导航解算的累积误差。实验结果表明,基于上述导航修正算法可以有效地消除MEMS惯性传感器零漂引起的累积误差,使得多组多种行走路径下系统的定位误差均小于行程的2%。 展开更多
关键词 个人导航系统 MEMS 零速修正 零速检测
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步幅和建筑方向辅助的行人导航算法 被引量:5
15
作者 于飞 白红美 +2 位作者 高伟 赵博 叶攀 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期408-413,共6页
针对零速校正过程中航向误差观测性差引起的定位精度低的问题,在零速校正的基础上,采用行人步幅和建筑方向辅助的航向误差校正算法,对系统原有观测量扩维。根据行人运动状态得到步幅航向和建筑方向,建立基于速度误差和航向误差的量测模... 针对零速校正过程中航向误差观测性差引起的定位精度低的问题,在零速校正的基础上,采用行人步幅和建筑方向辅助的航向误差校正算法,对系统原有观测量扩维。根据行人运动状态得到步幅航向和建筑方向,建立基于速度误差和航向误差的量测模型,利用卡尔曼滤波器实现滤波更新。并且研究了RTS平滑算法,对轨迹进行平滑以解决轨迹突变问题。采用荷兰Xsens公司的MTi-G型IMU进行场地试验,通过对比不同算法的定位误差验证算法的有效性。结果表明,当行人运动距离为70 m时,其最大定位误差不超过3.4 m。 展开更多
关键词 IMU 零速校正 行人步幅 建筑方向 RTS平滑 定位误差
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速度约束辅助车载捷联惯导系统零速校正算法 被引量:9
16
作者 付强文 秦永元 李四海 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期1723-1728,共6页
捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)动态误差源众多,常规零速校正(zero-velocity update,ZUPT)方法难以取得理想效果。利用车辆正常行驶过程中横向和法向速度为零的约束条件,在考虑惯导系统与载车安装偏差角的基... 捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)动态误差源众多,常规零速校正(zero-velocity update,ZUPT)方法难以取得理想效果。利用车辆正常行驶过程中横向和法向速度为零的约束条件,在考虑惯导系统与载车安装偏差角的基础上,推导了速度约束辅助的ZUPT算法模型。利用光纤SINS进行了2h的车载导航试验,间隔10min停车,零速校正得到的水平和高程定位精度均优于10m。所提算法可以正确估计安装偏差角、惯性器件误差和初始方位误差,工程实用性强。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 零速校正 速度约束 车载导航 安装偏差
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基于MEMS惯性技术的鞋式个人导航系统 被引量:57
17
作者 张金亮 秦永元 梅春波 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期253-256,共4页
研究了低精度鞋式个人惯性导航系统的导航修正算法。该系统由低精度MEMS惯性IMU单元组成,固联在步行者的鞋上。导航算法在传统捷联惯性导航算法基础上,引入了零速修正技术,根据人行走时脚部运动的加速度统计特性,设计了一种比力模值+滑... 研究了低精度鞋式个人惯性导航系统的导航修正算法。该系统由低精度MEMS惯性IMU单元组成,固联在步行者的鞋上。导航算法在传统捷联惯性导航算法基础上,引入了零速修正技术,根据人行走时脚部运动的加速度统计特性,设计了一种比力模值+滑动方差检测算法,用以检测行走过程中的静止时间段。然后通过设计的改良卡尔曼滤波器在静止时间段内滤波估计导航姿态、速度和位置的计算误差,通过反馈校正可以提高原系统的导航精度。最后通过两组MEMS实物实验验证了导航修正算法的有效性和可行性,并指出了进一步的研究方向。 展开更多
关键词 MEMS 个人导航系统 静止检测 滑动方差 零速修正
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足绑式行人导航偏航角误差自观测算法(英文) 被引量:25
18
作者 张新喜 张嵘 +3 位作者 郭美凤 宓璐娜 宋明亮 张永健 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期457-466,共10页
基于低成本MEMS惯性传感器的足绑式惯性导航系统(INS)和零速修正(ZUPT)算法广泛应用于行人导航中。由于MEMS惯性传感器零漂误差较大,零速修正时偏航角误差的可观测性差,INS偏航角误差不能被有效约束,成为行人导航的主要误差源。行人徒... 基于低成本MEMS惯性传感器的足绑式惯性导航系统(INS)和零速修正(ZUPT)算法广泛应用于行人导航中。由于MEMS惯性传感器零漂误差较大,零速修正时偏航角误差的可观测性差,INS偏航角误差不能被有效约束,成为行人导航的主要误差源。行人徒步行走特别是在室内楼道等结构化道路上行走时,行走的轨迹大多情况下可认为是近似直线,基于这个事实,提出了一种减小偏航角误差的算法,称为偏航角误差自观测(YESO)算法。当判定行人以近似直线徒步行走时,由行走轨迹计算出的航向角可近似认为是一个常值,那么由于各种误差引起该航向角发生变化时,可以将该变化量作为足绑式INS偏航角误差的观测量,进一步可利用卡尔曼滤波器估计出偏航角误差,对足绑式INS的偏航角进行校准。在室内楼道进行了约350 m的现场实验,实验验证了YESO算法的有效性。实验结果表明,当分别采用ZUPT和ZUPT+YSEO算法进行导航解算时,航向角误差从-29°减小到-2°,南北向最大位置误差从-35.5 m减小到-5.2 m。YESO算法的实现仅依靠系统自身的信息,没有增加额外的传感器,算法具有很好的工程实用价值并能方便地推广应用于车辆导航等领域。 展开更多
关键词 行人导航 足绑式惯性导航系统 零速修正 偏航角误差自观测 卡尔曼滤波
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基于惯性传感的人员行进动作识别方法 被引量:25
19
作者 汪少初 刘昱 +2 位作者 郝文飞 刘开华 路文平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2014年第6期630-636,共7页
人员行进动作的识别对于行人航位推算(PDR)的计算精度有至关重要的影响。将连续的行进过程依据零速率修正点(ZUPT)划分为单步动作后,准确的动作识别是PDR系统的难题之一。将惯性测量单元IMU固连在胫骨中间外侧位置,采集了大量人员行进... 人员行进动作的识别对于行人航位推算(PDR)的计算精度有至关重要的影响。将连续的行进过程依据零速率修正点(ZUPT)划分为单步动作后,准确的动作识别是PDR系统的难题之一。将惯性测量单元IMU固连在胫骨中间外侧位置,采集了大量人员行进过程胫骨运动的加速度和角速度,建立了用于行进动作识别的惯性传感数据库。通过对人员的平地行走、上楼梯和下楼梯的惯性传感数据的分析,建议了一种结合运动特性寻找行进过程中零速率修正ZUPT点的方法。在完成单步步态划分的基础上,提出了一种基于支持向量机(SVM)理论,并采用惯性传感数据作为特征的SVM行进动作分类器。经大量人员行进实验验证,所建议的动作识别方法对于区分行走、上楼梯和行走、下楼梯,精度分别达到96%和85%。 展开更多
关键词 行进动作识别 惯性传感 零速率修正 支持向量机
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车载惯性导航的动态零速修正技术 被引量:25
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作者 方靖 顾启泰 丁天怀 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期265-268,共4页
为增强车载惯性导航零速修正技术的机动性能,提出了一种动态零速修正技术。利用车体坐标系横向和垂直方向上速度为零,作为约束条件,构造虚拟噪声观测量;设计了U-D协方差分解与序贯处理的Kalman滤波方法,进行实时轨迹修正;选用VG941-3AM... 为增强车载惯性导航零速修正技术的机动性能,提出了一种动态零速修正技术。利用车体坐标系横向和垂直方向上速度为零,作为约束条件,构造虚拟噪声观测量;设计了U-D协方差分解与序贯处理的Kalman滤波方法,进行实时轨迹修正;选用VG941-3AM型光纤陀螺仪和JN-06A型挠性加速度计组成惯导系统,分别在重复行驶和复杂行驶条件下进行了车载试验。试验结果表明:动态零速修正技术能够有效抑制车载惯性导航误差增长,在30min不停车条件下,能够使惯性导航精度提高1~3个数量级。 展开更多
关键词 车载惯性导航 动态零速修正 轨迹修正 KALMAN滤波
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