基于MEMS惯性器件的行人导航技术研究
发布时间：2021-08-22 04:39
基于MEMS惯性器件的行人导航技术以其高度的自主性在行人导航领域占有重要地位。惯性行人导航系统不需要依靠信号发射基站即可实现行人定位,可以广泛应用于室内外各种场合。但是惯性导航中误差随时间累积的问题同样存在于惯性行人导航中,文中针对如何抑制行人导航过程中的误差,对惯性行人导航技术进行了研究。行人导航算法中需要使用零速修正技术抑制速度误差随时间的累积,但是传统零速修正技术中一般使用预设阈值进行支撑相的判断,这会导致支撑相的误判和不完整,针对此问题对支撑相判断方法进行了改进。选取一种综合角速度,加速度数据的支撑相判断条件,并且针对行人导航中不同行人个体存在差异且行走环境多变的问题,设计了一种基于聚类算法的自适应支撑相判断阈值获取方法,并且根据支撑相、摆动相持续时间,利用时间阈值,解决了支撑相、摆动相不连续的问题。然后,研究了行人导航过程中航向角误差无法在不新增传感器增加系统复杂的情况下抑制的问题,设计中利用支撑相角速度为零的特点以及行人行走的规律,将支撑相内角速度信息和行人跨步结束时的航向角的微小变化量作为误差观测量,对导航误差进行估计。最后,针对位置解算时因为速度被置零导致导航信息不连续...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CRM100陀螺仪表头
中北大学学位论文17图3-2MS9010加速度计表头及封装Figure3-2MS9010accelerometerandpackage其主要的性能指标如下表:参数典型值单位量程±10g比例因子200mv/g带宽100Hz非线性0.9%ofFSmax零偏稳定性7.5mg/year分辨率/阈值0.6mg表3-1MS9010性能指标Table3-1MS9010performanceindicators将传感器组装成惯性测量组合时需要保证传感器敏感轴相互之间的正交，在惯性测量组合组装完成后还需对其进行标定以去除安装误差对测量效果的影响，在设计中为保证传感器的敏感轴互相之间的正交使用了3D打印结构固定传感器。YaZaXaXbYbZbαβγO图3-3惯性测量组合结构及安装误差Figure3-33Dprintingstructureandinstallationerrordiagram
中北大学学位论文30图4-9肘部法则Figure4-9Thelawofelbows图4-10支撑相数据点聚类结果Figure4-10Clusteringresultsofstationaryingphasedatapoints在获得使用上述条件得到的支撑相判断结果后，最后一步是处理支撑相得误判，即利用时间阈值去掉非支撑相中数据突然下降造成的支撑相误判，以及在支撑相中由于数据波动造成的完整支撑相被分割成若干个小支撑相的情况。当两个或多个支撑相间出现持续时间小于0.05s摆动相时，认为两个或以上的支撑相为同一个零速区间，认为其中间的摆动相为误测量，直接去掉，避免因此而造成解算的误差。针对在摆动相中出现的短时间支撑相，同样认为是误判断，当其持续时间短于0.05s，且间隔0.05s内又无支撑相时可以认为其是误判。完整的自适应支撑相判断流程如下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展卡尔曼滤波算法在导航中的应用研究[J]. 朱树云,姜静. 自动化应用. 2019(11)
[2]智能弹药飞参数据高速回读系统关键技术研究[J]. 王瀚,李杰,雷文彬,张波. 电子技术应用. 2019(11)
[3]基于自适应阈值的行人惯性导航零速检测算法[J]. 岑世欣,高振斌,于明,曾成. 压电与声光. 2019(04)
[4]一种优化高度通道的行人导航算法[J]. 周绍磊,李松林,戴洪德,全闻捷. 海军航空工程学院学报. 2018(05)
[5]不同植被GPS定位精度影响因素分析及多路径效应[J]. 汪东,周宏平,张慧春,郑加强,周瑞琼,刘成林. 中南林业科技大学学报. 2014(11)
[6]捷联惯导系统姿态算法比较[J]. 孙丽,秦永元. 中国惯性技术学报. 2006(03)
[7]微机电系统的发展及其应用[J]. 林忠华,胡国清,刘文艳,张慧杰. 纳米技术与精密工程. 2004(02)
硕士论文
[1]弹载SINS/GPS组合导航系统空中对准方法研究[D]. 李小燕.中北大学 2019
[2]基于改进步态检测的微惯导行人轨迹测量与平滑算法研究[D]. 兰洋.中北大学 2018
[3]基于微惯性系统的室内定位方法研究[D]. 杨书天.东南大学 2017
[4]单兵自主导航算法优化及误差修正方法研究[D]. 陈昶昊.国防科学技术大学 2016
[5]INS/USBL组合导航技术研究[D]. 白金磊.哈尔滨工程大学 2016
[6]基于UWB信号的高分辨时延估计与定位技术研究[D]. 郭飞.中国海洋大学 2014
本文编号：3357018
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CRM100陀螺仪表头
中北大学学位论文17图3-2MS9010加速度计表头及封装Figure3-2MS9010accelerometerandpackage其主要的性能指标如下表:参数典型值单位量程±10g比例因子200mv/g带宽100Hz非线性0.9%ofFSmax零偏稳定性7.5mg/year分辨率/阈值0.6mg表3-1MS9010性能指标Table3-1MS9010performanceindicators将传感器组装成惯性测量组合时需要保证传感器敏感轴相互之间的正交，在惯性测量组合组装完成后还需对其进行标定以去除安装误差对测量效果的影响，在设计中为保证传感器的敏感轴互相之间的正交使用了3D打印结构固定传感器。YaZaXaXbYbZbαβγO图3-3惯性测量组合结构及安装误差Figure3-33Dprintingstructureandinstallationerrordiagram
中北大学学位论文30图4-9肘部法则Figure4-9Thelawofelbows图4-10支撑相数据点聚类结果Figure4-10Clusteringresultsofstationaryingphasedatapoints在获得使用上述条件得到的支撑相判断结果后，最后一步是处理支撑相得误判，即利用时间阈值去掉非支撑相中数据突然下降造成的支撑相误判，以及在支撑相中由于数据波动造成的完整支撑相被分割成若干个小支撑相的情况。当两个或多个支撑相间出现持续时间小于0.05s摆动相时，认为两个或以上的支撑相为同一个零速区间，认为其中间的摆动相为误测量，直接去掉，避免因此而造成解算的误差。针对在摆动相中出现的短时间支撑相，同样认为是误判断，当其持续时间短于0.05s，且间隔0.05s内又无支撑相时可以认为其是误判。完整的自适应支撑相判断流程如下。
【参考文献】：
期刊论文
[1]扩展卡尔曼滤波算法在导航中的应用研究[J]. 朱树云,姜静. 自动化应用. 2019(11)
[2]智能弹药飞参数据高速回读系统关键技术研究[J]. 王瀚,李杰,雷文彬,张波. 电子技术应用. 2019(11)
[3]基于自适应阈值的行人惯性导航零速检测算法[J]. 岑世欣,高振斌,于明,曾成. 压电与声光. 2019(04)
[4]一种优化高度通道的行人导航算法[J]. 周绍磊,李松林,戴洪德,全闻捷. 海军航空工程学院学报. 2018(05)
[5]不同植被GPS定位精度影响因素分析及多路径效应[J]. 汪东,周宏平,张慧春,郑加强,周瑞琼,刘成林. 中南林业科技大学学报. 2014(11)
[6]捷联惯导系统姿态算法比较[J]. 孙丽,秦永元. 中国惯性技术学报. 2006(03)
[7]微机电系统的发展及其应用[J]. 林忠华,胡国清,刘文艳,张慧杰. 纳米技术与精密工程. 2004(02)
硕士论文
[1]弹载SINS/GPS组合导航系统空中对准方法研究[D]. 李小燕.中北大学 2019
[2]基于改进步态检测的微惯导行人轨迹测量与平滑算法研究[D]. 兰洋.中北大学 2018
[3]基于微惯性系统的室内定位方法研究[D]. 杨书天.东南大学 2017
[4]单兵自主导航算法优化及误差修正方法研究[D]. 陈昶昊.国防科学技术大学 2016
[5]INS/USBL组合导航技术研究[D]. 白金磊.哈尔滨工程大学 2016
[6]基于UWB信号的高分辨时延估计与定位技术研究[D]. 郭飞.中国海洋大学 2014
本文编号：3357018
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