基于UWB/MEMS-INS与电子地图的室内行人定位系统

发布时间：2024-05-31 23:51

　　误差累积是影响惯性导航系统精度的棘手问题。在导航解算过程中,惯性器件微小的误差都会以三次方的形式迅速积累。由于惯性器件误差的多样性与复杂度,无法准确的对误差进行一次性建模与处理;同时,现有的误差修正技术存在稳定性差、修正后位置航向精度不高等问题,导致现有的惯性导航器件依然无法被广泛的应用于室内定位。围绕惯性导航系统误差积累的问题,本论文推导了惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的速度、位置与姿态公式,分析了惯性导航误差,并对误差进行了修正。结合超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位特点与已知地图信息,提出了一种基于UWB/MEMS-INS与电子地图的室内定位系统。定位系统采用分区设计:在UWB视距区域,采用扩展卡尔曼滤波器对UWB/MEMS-INS进行组合;在UWB非视距区域,构建了基于条件随机场的室内地图匹配算法模型,实现了室内三维定位。本文研究的内容主要包含之下几点:1.惯性误差分析与抑制:分析总结了惯性导航系统存在的主要误差。并根据这些误差的不同特性,设计了相应的误差修正算法。采用陀螺测漂技术和零速修正技术对误差进行初步的修正...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 室内定位技术研究现状
        1.2.1 室内定位技术相关理论
        1.2.2 惯性器件误差抑制算法研究现状
    1.3 研究内容及论文安排
第2章 惯性导航解算及误差修正
    2.1 室内行人位姿解算
    2.2 惯性导航误差分析与修正
        2.2.1 陀螺测漂技术
        2.2.2 零速检测与修正算法
    2.3 实验验证
        2.3.1 惯性导航器件数据采集
        2.3.2 地图数字化处理与设计
        2.3.3 实验结果与分析
    2.4 本章小结
第3章 基于UWB/MEMS-INS的室内定位系统设计
    3.1 超宽带定位技术
    3.2 室内环境辅助定位
        3.2.1 基站分布预区域划分
        3.2.2 标签所在区域判断方法
    3.3 基于UWB/MEMS-INS的组合导航系统
        3.3.1 扩展卡尔曼滤波器原理
        3.3.2 组合导航系统数学模型
    3.4 实验结果及分析
    3.5 本章小结
第4章 基于条件随机场的室内二维地图匹配算法研究
    4.1 基于条件随机场的数学模型研究
    4.2 基于方位特征的状态点预测
        4.2.1 室内状态点
        4.2.2 状态点预测
        4.2.3 观测点提取
    4.3 室内地图匹配设计
    4.4 实验结果及分析
    4.5 本章小结
第5章 基于条件随机场的三维室内地图匹配算法研究
    5.1 三维室内状态点设计
    5.2 状态点预测与观测点提取
        5.2.1 状态点预测
        5.2.2 观测点提取
    5.3 高度地图匹配模型设计
    5.4 三维位置信息融合
    5.5 实验结果及分析
    5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间的成果
致谢



本文编号：3985258