面向危险作业的人员无盲区三维定位、状态监控研究

发布时间：2017-04-19 23:04

  本文关键词：面向危险作业的人员无盲区三维定位、状态监控研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：虽然目前各种危险作业机器人研究发展迅速，但是消防、地震等突发事故还是主要依靠作业人员去处置和救援，所以为了便于指挥与救援，就需要一种可以实时监控危险作业人员位置与状态的系统.本文在研究了目前各种定位系统的优缺点之后，，提出了依据GPS与盲区推估相结合的定位与状态监控方法。对系统的硬件开发平台研究，通过对系统的硬件的需求分析，对其传感器和系统外围电路设计与介绍，完成了系统硬件开发平台的搭建。在系统的软件算法方面，通过对PDR算法的研究，得出了距离与步长的关系，再通过人体特征生理学，将频率，行走状态，距离三者联系在一起，引出了人体动作状态分类方法,主要依靠特征提取的方法，在时域与频域两个方面对加速度信号进行特征提取，然后将人体运动状态分为行走，跑步，上下楼等七种状态，为了提高盲区推估的精度，对电子罗盘的航向进行校准，分为倾角补偿和磁场补偿两种。为了克服盲区推估算法的缺点，本文采用与GPS相结合的组合导航算法，由于简单融合算法过于依赖GPS的精度，所以本文最后采取了基于卡尔曼滤波的组合导航技术，大大地提高了组合导航的应用性和定位精确性。本文设计的定位状态监控系统实现了作业人员的无盲区定位，并可以显示人体运动状态，有利于作战指挥，并且可以提高危险作业人员的安全状态。
【关键词】：组合导航 无盲区定位 加速度传感器 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP277;P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势8-12
• 1.2.1 基于基础设施的定位技术9-11
• 1.2.2 基于传感器的无源定位技术11-12
• 1.2.3 组合导航定位技术12
• 1.3 课题主要技术路线与内容12-14
• 第二章 无盲区定位与状态监控系统平台的硬件系统14-20
• 2.1 系统整体设计思路与方案14-15
• 2.2 系统硬件模块设计与开发15-19
• 2.2.1 传感器电路设计15-18
• 2.2.2 外围电路设计18-19
• 2.3 本章总结19-20
• 第三章 基于 PDR 算法的盲区推估方法20-44
• 3.1 航迹推算算法20-21
• 3.2 PDR 算法的研究21-29
• 3.2.1 人体运动步长研究现状21-22
• 3.2.2 步长估计方法与参数的选定22-23
• 3.2.3 人体运动状态分类方法23-29
• 3.3 电子罗盘的航向校准算法29-34
• 3.3.1 倾角补偿算法30-32
• 3.3.2 干扰补偿算法32-34
• 3.4 盲区推估算法实验结果与分析34-37
• 3.5 GPS 与盲区推估的融合算法37-41
• 3.5.1 GPS 与盲区推估融合算法的研究37-38
• 3.5.2 GPS 定位性能分析38-41
• 3.6 本章小结41-44
• 第四章 基于卡尔曼滤波的融合算法的研究44-48
• 4.1 卡尔曼滤波理论44-45
• 4.1.1 线性离散型卡尔曼滤波44-45
• 4.1.2 扩展型卡尔曼滤波45
• 4.2 卡尔曼滤波的组合导航算法45-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 软件开发平台与程序设计48-58
• 5.1 软件开发平台48-51
• 5.2 程序设计51-56
• 5.3 本章小结56-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 工作总结58-59
• 6.2 未来展望59-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果64-66
• 致谢66

【参考文献】

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本文编号：317328