可穿戴式自主定位技术的零速触发算法研究

所谓步态,即指人们在行走时躯干与腿的姿势,以及脚部接触地面时的状态。现如今,相关步态特征的应用技术已飞快地发展了起来。并在安全系统、人机交互、导航定位、医疗诊断等方面有了广泛的应用。而本文将提出一种利用三条件法将可穿戴式MEMS IMU(Inertial Measurement Units)用来实现检测静止步态的技术,此技术可以在定位领域,将检测出的静止状态作为一种触发条件,为零速修正、地磁角度更新等静态校准技术服务,从而使得定位的实时性和精确性得以更好的保障。本文通过将IMU分别安置在人体的脚部,腰部和胸部进行静止步态的检测,最终通过测试数据的仿真得出结论:将IMU放在脚部的静态检测效果要远远好于其他两种情况。

在水池中精确测量潜器模型运动参数方法

为了在水池实验中精确测量水下潜器模型运动参数,本文设计了一种成本低、实时性好和测量信息全面的惯性导航测量方法。为获取水下潜器模型的运动状态,本文依据高通滤波后的瞬时线速度和模型运动的角速度及姿态,提出了一种水下潜器是否处于机动状态的判断方案。考虑到水下潜器运动的便利性,当模型被判断为静止后将进行一次朝向调整以更为充分地获取陀螺仪和加速度计常值误差的估计。水池模拟实验表明:采用该方法的测量精度估计比惯导推位方法减少了75%的误差,水池实验也证实了该方法可将上浮定位误差减少至厘米级。

基于智能手机的室内外行人定位算法

惯性导航系统可以解决无卫星信号下的行人导航问题,而在室内外场景下抑制航向发散为主要挑战。通过理论推导和观察行人步态特征发现,使用上一零速时刻的航向角与下一动态时刻航向角的差值作为观测量,建立观测方程来修正航向角;针对室内磁干扰问题提出磁干扰检测并修正航向的方法;融合智能手机中的气压计信息抑制高程发散。通过多次室内外行走实验验证,所提方法能够有效修正航向,使室外定位误差小于0.8%,室内定位误差小于1.5%,高程误差室内外均小于0.5%。

基于惯性传感器的行人室内定位算法

针对室内行人定位的运动特征和惯性器件MPU6050每次固定位置的水平差异所造成的定位精度降低的问题,提出了一种基于零偏置校正算法。利用惯性器件在行人静态时所测得的数据,将行人动态行走的数据减去静态时的均值数据,减小了水平位置误差。针对惯性器件本身的漂移误差在二重积分导航算法中因积累而导致定位不准确的问题,提出了一种基于改进零速度修正算法和频域积分算法。根据手机电子罗盘和惯性器件内置陀螺仪的优缺点,将其数据进行融合,由滑动均值滤波和角度补偿算法得到更准确的行人的航向角。将位移数据与方向数据进行结合得到行人运动轨迹,并进行仿真验证。实验结果表明:所提出的算法能够有效提高室内定位的精度。

提高连采机定姿定向能力的方案对比研究

为满足在煤矿开采环境恶劣的情况下实现煤矿开采自主化的需求,需提高连采机的定姿定向能力;然而,在连采机长时间工作后,惯导系统由于误差累积会导致测定姿态航向信息不准确。针对上述情况,研究基于零速校正和利用位置信息观测的2种用于提高连采机定姿定向的方案。通过仿真验证,对2种方案的结果进行对比分析,得到了较好修正惯导系统姿态航向信息的方案,为提高惯导系统长时间导航的姿态航向保持能力提供参考。