基于SEMG辅助的MIMU个人定位技术研究

发布时间：2017-09-19 13:35

  本文关键词：基于SEMG辅助的MIMU个人定位技术研究

  更多相关文章： 个人定位技术 SEMG MIMU导航 BP神经网络 航位推算

【摘要】：随着对室内导航、特殊和未知环境导航定位需求的与日俱增,作为目前个人导航领域重要定位手段的卫星导航,却在各种复杂和特殊环境下,存在着失效的挑战。在民用、军用和深空探测等领域,目前的个人定位技术在面对单兵、多人协同作战和深空定位导航环境时,不能满足工程和实际应用需求以及未来智能化发展趋势。为此,探索和研究了基于SEMG辅助的MIMU个人定位技术。一方面,MIMU和SEMG信号都可以测量明显人体运动,另一方面,SEMG还可以测量非明显人体运动,甚至可以感知人体运动意图来对实际动作进行预判,为个人定位提供了更多发展的方向。因此,论文开展了运用SEMG信息来辅助MIMU个人定位技术的研究,主要的研究工作包含以下几个方面:(1)对MIMU个人导航定位系统的基础理论进行了学习,掌握四元数法进行姿态解算,并计算得到载体的速度位置信息的原理。分析了SEMG信号的产生及特征,介绍下肢肌群及其运动功能,选择对步态姿势控制作用显著的股直肌和腓肠肌获取SEMG信号,对信号进行去噪和活动段增强等预处理后,对其MAV、RMS和IEMGp变化等的特征参数进行提取。将预处理后的任意腿的IEMGp信号通过峰值法计算得到步频;设计一种基于LM算法的BP神经网络结构,将SEMG特征参数和步频信息作为神经网络的输入,设定实际行走距离除以真实步数得到的步长作为标准输出进行神经网络训练,得到步长估计。(2)搭建了系统平台并对各部分硬件模块性能及功能进行了详细的说明;分析了MEMS器件的误差来源,提出一种操作简单,可以在没有昂贵的精密转台的条件下进行快速、稳定、有效的标校MIMU的方案,其标校精度与高精度双轴转台标校法精度相当,符合MIMU工程应用要求。(3)分别对系统进行了室内外测试和行走实验。室内测试在常速行走时步长误差可达10-4数量级,在快速行走时步长误差小于0.01%;室外行走测试的6组数据中,步数检测准确率高达99.35%,估计步长的误差最大不超过0.74%,在约80s时间内行走100m的距离误差小于1.5%。直线行走实验中,SEMG辅助的MIMU航位推算对MIMU的速度、位置误差进行了有效的补偿,提高了定位精度,直线行走实验的定位精度在整个行走距离的4.32%以内。
【关键词】：个人定位技术 SEMG MIMU导航 BP神经网络 航位推算
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP183;TN96
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题的背景和意义8
• 1.2 个人导航定位系统的发展和概述8-14
• 1.2.1 MEMS惯性导航个人定位技术国内外现状9-12
• 1.2.2 SEMG发展国内外现状12-13
• 1.2.3 SEMG辅助的MIMU的个人定位13-14
• 1.3 论文的主要内容和基本框架14-16
• 2 姿态测量系统的组成及原理16-30
• 2.1 参考坐标系16-17
• 2.2 MIMU姿态测量原理17-22
• 2.2.1 四元数及姿态矩阵17-20
• 2.2.2 MIMU的姿态解算20-22
• 2.3 表面肌电信号原理22-29
• 2.3.1 SEMG产生机理和特征22-23
• 2.3.2 SEMG信号获取与预处理23-26
• 2.3.3 SEMG步态检测26-29
• 2.4 本章小节29-30
• 3 基于SEMG辅助的步行者航位推算方法30-38
• 3.1 步态识别30-36
• 3.1.1 SEMG数据采集及处理30-33
• 3.1.2 步态参数估计33-36
• 3.2 步行者航位推算36-37
• 3.3 本章小结37-38
• 4 MIMU的误差分析与标定38-44
• 4.1 MEMS惯性传感器标校模型38-39
• 4.2 标定实验39-42
• 4.3 标校结果分析42-43
• 4.4 本章小节43-44
• 5 系统实验验证44-56
• 5.1 系统平台搭建44-48
• 5.1.1 硬件部分44-47
• 5.1.2 软件部分47-48
• 5.2 实验方案设计48-49
• 5.3 实验验证及结果分析49-54
• 5.3.1 步频步长结果分析50-52
• 5.3.2 基于航位推算的个人定位结果分析52-54
• 5.4 本章小结54-56
• 6 总结展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 附录64
• A. 作者在攻读硕士在校期间发表的论文及专利64
• B. 作者在攻读硕士在校期间参加的项目64
• C. 作者在攻读硕士在校期间获奖情况64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李征航;GPS定位技术在变形监测中的应用[J];全球定位系统;2001年02期

2 王刚,郝波;蜂窝移动通信系统中的定位技术[J];移动通信;2002年05期

3 刘鹰;几种定位技术的比较研究[J];应用科技;2005年09期

4 吴继忠;李明峰;刘三枝;;《GPS定位技术及其应用》课程实践教学体系的构建[J];全球定位系统;2007年03期

5 许永朋;;创设兴趣目标在现代GPS定位技术课程教学中的实践与探索[J];中国校外教育(理论);2008年S1期

6 石玉秋;马兆敏;黄玲;胡波;;收获机器手定位技术的研究进展[J];农机化研究;2010年04期

7 叶虎;;GPS定位技术在矿区地表移动观测中的应用[J];科技传播;2013年18期

8 郑世勇;谭深;;干涉定位技术[J];光学工程;1988年06期

9 李毓麟;GPS定位技术及其应用的发展概况[J];遥感信息;1994年01期

10 ;英发明用“大哥大”定位技术[J];遥感信息;1997年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 郭洪涛;;论定位技术对位置业务的影响[A];黑龙江省通信学会学术年会论文集[C];2005年

2 林章盘;;RTK定位技术在上街大学城放样应用与体会[A];科学合理用地 人地和谐相处2008年学术年会论文集[C];2008年

3 姜春才;王春耀;王冬;;GPS定位技术在高层建筑物平面变形监测中的应用[A];2011全国矿山测量新技术学术会议论文集[C];2011年

4 赵晖;夏显文;;GPS定位技术在杭州湾跨海大桥项目中的应用[A];华东地区第九次测绘学术交流大会论文集[C];2005年

5 李风华;刘建军;张仁和;;水平阵匹配场定位技术研究[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年

6 王斌;;移动互联网定位技术分析及融合方式探讨[A];2012全国无线及移动通信学术大会论文集（下）[C];2012年

7 ;移动终端定位技术浅析[A];四川省通信学会2005年学术年会论文集[C];2005年

8 董景利;张玉生;叶长青;;RTK定位技术在铁路测量中的应用[A];华东六省一市测绘学会第十一次学术交流会论文集[C];2009年

9 胡正群;施浒立;裴军;杜晓辉;;基于信号强度的定位技术分析研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年

10 杜锋;田世伟;李广侠;;WLAN定位综述[A];第五届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 冯飞;定位技术：失而复得不是梦？[N];中国知识产权报;2014年

2 赫澄;日益丰富的定位技术[N];中国国门时报;2006年

3 钱小聪 王志勤;定位技术支撑移动位置服务[N];人民邮电;2002年

4 ;3G网络的SUPLA-GPS定位技术[N];人民邮电;2005年

5 ;移动定位之技术选择[N];网络世界;2003年

6 ■ Motorola MPS 解决方案经理　吴章先 ■ 北京移动通信有限责任公司 钟瑜伟;GSM网中的定位技术及其演进[N];计算机世界;2005年

7 高鸣矫/DigiTimes;QUALCOMM定位技术全球创佳绩[N];电子资讯时报;2005年

8 记者 林威;贵州移动利用定位技术打击伪基站[N];人民邮电;2014年

9 岳轶群 翁敬农;LBS应用的特点[N];中国测绘报;2006年

10 北京 RattleSnak;病毒中的重定位技术[N];电脑报;2003年

中国博士学位论文全文数据库 前8条

1 王满意;基于无线传感器网络的无线层析成像定位技术的研究[D];中国矿业大学;2015年

2 邹德岳;异构无线系统室内外无缝定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 倪巍;无线蜂窝网、局域网中定位技术和多址系统研究[D];复旦大学;2005年

4 邓志安;基于学习算法的WLAN室内定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 丁根明;基于人工智能的室内指纹定位技术研究[D];北京交通大学;2015年

6 薛林;无线通信中的定位技术及其在AD HOC路由策略中的应用[D];山东师范大学;2010年

7 熊瑾煜;CDMA地面移动通信用户定位技术研究[D];解放军信息工程大学;2006年

8 张光华;全球导航卫星系统辅助与增强定位技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高溪;基于信道状态信息的室内移动检测和定位技术研究[D];燕山大学;2015年

2 后茜;LTE系统中终端定位技术的研究[D];桂林电子科技大学;2015年

3 周桂春;基于ZigBee的三维目标定位技术研究[D];南京理工大学;2015年

4 何艳军;基于FM的定位技术研究[D];湘潭大学;2015年

5 姜婷婷;无线网络中的泛在协作定位技术研究[D];北京交通大学;2016年

6 胡宏泽;基于ZigBee网络的移动节点RFID定位技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2015年

7 刘文平;基于BIM与定位技术的施工事故预警机制研究[D];清华大学;2015年

8 徐涛;大型物流配送中心的定位技术研究[D];北京邮电大学;2013年

9 高怀X;面向复杂城市环境的车辆RFID融合定位技术研究[D];东南大学;2015年

10 陈光荣;基于GPS定位技术的车辆行驶里程计算研究与应用[D];西南交通大学;2016年

，

本文编号：881955