基于伪自适应阈值零速检测法的室内个人导航系统

为了限制惯导误差的增长,根据人行走的规律提出了一种基于个人的多种步态模式下的伪自适应阈值零速检测法.通过加速度方差和陀螺模值的平方和作为检测依据,设置一个滑动的时间窗口来判断行人的运动模式,以此来自调节阈值的大小,对跑、走、台阶等运动模式都具有稳定可靠的检测效果.由于航向角不可观测,无法使用卡尔曼零速修正算法对航向角进行修正.采用融合室内地图的粒子滤波算法使穿越墙壁的粒子权重为零,对于大误差数据,通过自适应重采样的方法来有效避免粒子的严重退化现象.实验结果表明:速度在3 m/s内零速检测的准确率达到97%以上.采用融合室内地图的粒子滤波算法后,正常行走约210 m的距离室内定位误差从原来的2.3 m降低到0.2m.

基于足部微惯性/地磁测量组件的个人导航方法

为降低个人导航定位对卫星导航系统(GNSS)的依赖性,研究了一种基于足部安装微惯性/地磁测量组件的个人导航定位方法。该方法通过微惯性测量组件信息进行捷联惯导解算获得人体足部的姿态、速度与位置信息,利用磁传感器确定运动的航向信息,并采用基于步态相位检测的零速修正方法,实时修正MEMS惯性导航系统的导航信息误差以及惯性传感器的随机误差,从而减缓惯性导航系统的定位误差随时间的积累。导航定位实验结果表明,直线与矩形行进路线的导航定位误差在行进约9 min时分别保持在2 m与6 m左右,分别占行进距离的1.1%与2.5%。该实验结果证明所提出的方法可有效提高个人导航系统的定位精度,在GNSS信号衰减或失效的环境中可实现较长时间的个人导航定位。

鞋式个人导航系统算法和试验研究

针对个人定位的需求,提出了基于MEMS惯性传感器的鞋式个人导航系统。利用人体行走过程中脚部与地面相接触的静止时间段,设计了一种以比力模值、比力方差和角速度模值为检测条件的静止检测算法。将静止时间段的解算速度连同方位一起构造量测,然后设计基于卡尔曼滤波器的修正算法,实现了行走过程中累积误差的估计和校正。最后通过矩形路线的行走实验验证了导航算法的有效性和可行性,并指出了进一步的研究方向。

基于MEMS惯性技术的鞋式个人导航系统

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。

基于激光测距仪与微惯性测量单元的室内个人导航方法

现有室内定位导航技术大多需要提前部署传感器网络,不适用于应急救援场景。为此,基于激光测距仪与微惯性测量单元提出一种新型的室内个人导航方法,在室内个人导航中引入同时定位与地图创建技术,无须提前部署传感器网络,实时生成室内二维平面图,并通过扫描匹配算法进行导航定位。实验结果表明,与惯性导航定位相比,该方法可以在不同的轨迹与环境下获得更精确的定位结果。

足部安装MEMS-IMU个人导航系统

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%。

个人导航服务的数据组织研究

成功的导航应用不仅需要稳定的通信技术,精确的定位方法和高效的路径选择算法,同时还需要合理高效的数据组织,主要包括:合理管理空间数据以实现多尺度数据表达,实时数据组织,不同层的数据安排,数据分区,支持高效的多模式个人导航算法,在数据传输中采用最有效的数据压缩算法。该文基于NAVISTAR的实例研究,讨论了数据组织方法。

个人导航用压力传感器的三维打印制备数字模型

基于微喷三维打印机制造压力传感器,用于可穿戴的个人导航系统中。在基底表面不规则或者使用中经常被折弯的情况下,微喷打印工艺制备的MEMS器件精度更高,性能更好。研究了器件的可打印模型和工艺,给出压力传感器可打印的分层物理结构;研究了平面结构投影到三维基底上的投影空间,基于Terzopoulos弹性模型使用材料弹性度和结构弹性度模型给出投影空间;使用射线投影NURBS曲线来拟合边界轮廓,给出分层切片模型。为验证打印PZT膜的压电性能以及设计的压力传感器件的功能,使用不同的机械负荷测试其刚度,使用不同的直流偏置来测试耗损因数、品质因数等。通过比较实验对象的测量值和理论预测值之间的关系可以看出,打印的压力传感器薄膜具有很好的机械和电气性能。

一种低成本的个人导航仪（英文）

为了能够在室内、空旷的道路上和高楼林立的城市街道上定位定向,提出一种适用于室内外无缝导航的低成本个人导航仪.该导航仪由低成本的微机械加速度计、陀螺仪、磁传感器和GPS芯片组成,具有室内外无缝导航功能,在室外采用MIMU/GPS/磁传感器组合工作模式,用扩展卡尔曼滤波技术融合各种数据,给出最优导航参数;在室内采用MIMU/磁传感器组合工作模式,采用航位推算技术,用垂向加速度计和前向加速度计数据检测步伐并使用磁传感器判断航向.使用垂向和前向加速度计数据来计算动态阈值和估计步伐可信度,然后在两向加速度计数据可信度同时满足条件的动态时间窗内检测步伐,计步精度可达95%以上.在室外内不同场景下进行了无缝导航试验,结果表明,携带个人导航仪行走1 600 m,其定位误差小于行程的0. 2%.

个人导航融合建筑平面信息的粒子滤波方法

针对低成本IMU自主个人导航系统方位漂移的问题,提出了一种融合鞋式IMU、楼层平面图的个人导航解决方案,为实现精度较高的室内相对定位设计了一种新的辅助粒子滤波算法。引入卡尔曼滤波+粒子滤波的级联框架,底层卡尔曼滤波器在捷联解算的基础上,利用零速修正技术估计IMU的位置和姿态;上层粒子滤波器提取步行中每一步的步长和方位变化作为量测,建立相应的步行运动模型融入非线性地图匹配技术。考虑室内应用情境,通过对传递粒子的多步推演预测和选择性剔除,推导了一种新的粒子滤波算法。采集低精度IMU的室内行走数据验证了算法的有效性:约300 m行程的室内导航最终位置误差不超过0.3 m。表明提出的级联滤波算法框架能有效解决建筑平面信息辅助情形下的个人导航问题,新设计的粒子滤波算法有助于提高个人导航系统连续位置测定的精度和可靠性。

一种用于个人导航系统的低精度MEMS器件标定方法

针对个人足部导航MEMS器件误差较大,直接影响个人导航精度的问题,论文采用了一种十二位置标定法。首先建立陀螺仪和加速度计的输入输出误差模型,然后给出十二位置标定的位置编排,最后通过三轴转台实验,得出标定结果。结果表明,补偿后的MEMS器件误差有所减小,为提高个人鞋式导航系统的精度打下了基础。

MEMS个人导航系统设计与试验研究

设计了微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)个人惯性导航系统。该系统导航算法在传统惯导算法的基础上,引入零速校正技术,并结合个人的步行特点,首先采用四元数法构造观测方程,并使用毕卡算法的定时采样增量法对方程进行解算,然后通过扩展卡尔曼滤波算法获取惯性导航器件的姿态,采用零速检测算法和UD分解的卡尔曼滤波算法对速度、位置误差进行校正。最后,通过室内步行试验,验证了算法的有效性,为进一步研究提高室内导航精度奠定了基础。

基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统

随着导航技术的发展,个人移动导航系统成为人们关注的热点。本文介绍了一种基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统,实现GPS信号的接收和处理、GPS信号点的地图匹配。通过对地图上导航点、线的设置,可以在PDA上准确、快速地进行自主导航。

基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统

随着导航技术的发展,个人移动导航系统成为人们关注的热点。本文开发了一种基于M apX Mob ile的个人移动导航系统,针对GPS与G IS集成中的以下关键技术进行研究:GPS信号的接收和处理、GPS信号点的地图匹配。

基于PDA的个人移动导航系统的设计

简略分析了嵌入式地理信息系统的研究现状、技术背景、特点及应用,提出了基于PDA的个人移动导航系统的逻辑设计框架、实现原理及应用模式。

基于MapX Mobile开发的个人移动导航系统

随着导航技术的发展，个人移动导航系统成为人们关注的热点。本文介绍了一种基于MaoX Mobile开发的个人移动导航系统，实现GPS信号的接收和处理、GPS信号点的地图匹配。通过对地图上导航点、线的设置，可以在PDA上准确、快速地进行自主导航。

基于MIMU的自适应步态检测算法

行人步态检测精度对个人导航系统至关重要。针对当前行人自主导航系统中常规步态检测算法不能适用于多种运动状态下的步态检测问题,提出了一种基于微惯性测量单元(MIMU)的自适应步态检测算法。该算法首先利用加速度计三轴模值方差、单轴方差差别和波形相位识别4种不同的行走状态,包括前进、快跑、后退和横向行走,然后针对不同的行走状态设置自适应阈值,实现各类运动状态下的自适应步态检测。利用实验室自主研发的MIMU固定在腰部脊椎位置进行实验验证,数据显示,前进行走和快跑步态检测精度可达99%,后退和横向行走步态检测精度可达93%。实验证明,自适应步态检测算法适用于个人导航系统。

基于条件随机场模型的室内地图匹配算法

基于微机械系统（MEMS）技术的惯性导航系统（INS）,在室内定位领域受到了广泛的关注。为解决其定位精度随时间发散的问题,学者们提出融合室内地图的解决方法。但是目前的室内地图匹配算法存在匹配正确率不高、计算量大等问题。为了提高匹配的正确率,研究了一种基于条件随机场模型的地图匹配算法。算法采用闭环设计,将行人的最优匹配点作为个人导航系统的反馈量,对惯性导航系统输出的位置进行修正。位置修正提高了惯性导航输出位置信息的精度,因此将观测点坐标作为条件随机场模型的一个特征量。坐标点的提取是以行人行走的固定长度为依据,相对于已有文献中基于步长为坐标点的提取方式,该模型结构减小了每次状态点选取的个数,从而减少了算法的计算量。多次实测结果表明,该算法提高了地图匹配的正确率。

芯片设计将趋于功能性整合

众所周知,Apple公司的iPhone和手机大厂所提供服务的运营模式让所有运营商都产生了的巨大压力,使他们加紧了有关于LBS定位服务(LocationBased Service)技术研发的脚步。如何争夺这块便携式设备电子芯片设计的大蛋糕,不但要有运营商的推波助澜。

商业信息

国际导航产业化与科技发展论坛将办我国首个面向导航产业、关注车载导航和个人导航发展的国际性专业论坛'2004(上海)国际导航产业化与科技发展论坛·NAVIFORUM SHANGHAI 2004'将于2004年12月2至3日在上海召开。这个由国家科技部高新技术发展及产业化司和上海市科学技术委员会共同主办的峰会,旨在为国际导航业界提供充分交流合作的机会,聚首上海,聚焦中国导航产业发展的机遇与挑战。预计将吸引国际著名专家及行业巨头到会,成为国际导航界的一次盛会。本次论坛将采用主题大会、专题研讨、交流洽谈和现场展示相结合的方式进行,为了保证本次论坛高水准的学术氛围和营造良好的文流环境,论坛组织委员会将聘请多位国内外导航领域的学术权威和知名专家组成专家委员会,对本次论坛的重大议题、学术报告和论文进行甄选和评估。