基于运动传感器的行人航迹推算方法研究

发布时间：2017-05-14 18:20

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【摘要】：基于运动传感器的行人航迹推算是智能穿戴设备的基础定位方案之一,在行人导航定位中起着重要的作用。本文针对步伐探测,步长估计和方向修正三个方面,对行人航迹推算的运动传感器信号进行了分析处理,减少了累积误差并提高定位的精度。主要内容如下:1)根据步行周期的时相划分,将行走看作身体各个部位的周期性协调运动,通过分析振动波形,可以看出:脊柱垂直方向的脊柱波在周期上与步行周期中一步的周期相吻合,引入了盲源分离的方法提取脊柱波,利用脊柱波代替原有的固定轴向数据,可以保证轴向与前进方向的垂直特性,明显提高了各个姿态采集数据的步伐探测精度,错误率降低至5%。2)引入了反应分析体系——由振动体上的某点的振动信号和系统的结构特性,推导任意一点的振动信号——分析了腰-肩结构和腰-腿结构的生理特性与振动特性,并使用了单自由度稳态响应和多自由度稳态响应拟合其传递函数,作为恢复算子;实验表明:恢复算子修正后的信号计算的步长与腰部计算的步长相仿,各个姿态采集的距离估算精度有所提高,实验中误差最小可达1~2 m,最大为4 m。3)分析了电子罗盘磁力计定位原理和三轴加速度倾斜修正方法,利用十二位置校正法对手机中的电子罗盘进行数据采集,计算修正参数,校正后数据的角度空间分布均匀,方向误差有所减小。航迹推算实验路径全长256 m,与手持GPS定位结果的绝对误差最大仅为5 m。
【关键词】：行人航迹推算 步态分析 脊柱波 稳态响应算子 十二位置校正
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN96;TP212.9
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 1 绪论15-20
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 研究现状16-18
• 1.3 研究内容18-19
• 1.4 技术路线19-20
• 2 行人航迹推算的基本原理和数据采集20-26
• 2.1 相对定位原理20-21
• 2.2 运动传感器定位技术比较21-23
• 2.3 基于手机的传感器数据采集23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 步伐探测数据处理—脊柱波提取方法26-37
• 3.1 人体步行周期26-30
• 3.2 脊柱波提取30-34
• 3.3 步伐探测实验34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 步长估计数据处理—振动结构分析与稳态响应算子构造37-55
• 4.1 反应分析体系37-39
• 4.2 行人多点加速度同步测量系统搭建39-48
• 4.3 算子合成与实验验证48-54
• 4.4 本章小结54-55
• 5 电子罗盘的校准和倾斜补偿55-67
• 5.1 电子罗盘测量原理55-57
• 5.2 十二位置校正法57-62
• 5.3 行人航迹推算实验62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 主要成果与创新点67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-74
• 作者简历74-76
• 学位论文数据集76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王勇军;李智;李翔;;三轴电子罗盘的设计与误差校正[J];传感器与微系统;2010年10期

2 王建东;刘云辉;宋宝泉;蔡宣平;;行人导航系统设计与IMU模块数据预处理[J];电测与仪表;2006年11期

3 田增山;朝磊;邢培基;苟举;;行人导航系统中航迹推算参数估计方法的研究[J];电子技术应用;2009年12期

4 庄建仓,马丽;应力释放模型及其对中国几个地震区活动特征的模拟结果[J];地震学报;1998年01期

5 彭富清;;地磁模型与地磁导航[J];海洋测绘;2006年02期

6 李若涵;张金艺;徐德政;陈兴秀;徐秦乐;;运动分类步频调节的微机电惯性测量单元室内行人航迹推算[J];上海大学学报(自然科学版);2014年05期

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本文编号：365924