基于IMU定位导航系统的设计研究

发布时间：2017-12-19 21:12

  本文关键词：基于IMU定位导航系统的设计研究　出处：《华侨大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：在MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术日新月异的发展下,市场对定位的需求越来越大。自主导航室内惯性定位系统,无需额外的基础设施或网络设施,可以应用在较为复杂的环境下,具有许多其他定位不具备的优点。定位技术在工业生产生活中具有极其重要的意义,一般而言,通常的定位技术有卫星定位,超声定位,雷达反射等等,其中在利用MEMS传感器的定位研究上,因其应用性能独特,体型小,功耗低等优点,可用于空中鼠标,体感游戏,卫星,组合导航上等等,因而对这些定位测距方法的关注度非常高。然而,大多数室内惯性定位系统采用基站和指纹定位法,价格昂贵,方法复杂,需要事前做大量的指纹标定,不适合推广应用。论文使用了一种低成本MEMS惯性传感器开发了一款室内惯定位系统。人体运动有一定规律,根据统计结果表明人体的运动速度一般与脚步的运动频率成正相关性,本文调查以成年男子为例统计了人们在运动中的步伐和运动参数的关系,并对之进行了速度的拟合。根据这一原理对人的运动距离进行推断,它实现了可穿戴式的室内定位功能,扩大了惯性导航定位系统的使用范围。因此,论文主要对IMU(Inertial Measurement Unit)的空间惯性导航传感器AHRS(Attitude and heading reference system)的定位技术进行了研究,主要完成的工作有以下几点:(1)对IMU惯性导航传感器单元的定位问题进行了抽象化的数学描述,以数形结合的方法描述定位的过程。(2)对IMU的导航定位的几种常用方法进行分析比较,分析定位过程中的难点和误差,提出测距方案。(3)对IMU的定位算法模型进行改进,利用互补滤波算法,对其中PID控制算法予以改进,进行惯性导航姿态测量,采用梯形积分,实现空间测距并将其硬件实现。(4)根据人体的运动规律,对人体的运动参数进行提取,对人脚步频率和速度的关系进行拟合。以脚步频率估算载体的运动距离。(5)根据介绍的定位方法,搭建空间定位测距平台,并进行数据可视化处理。(6)对比分析本文中方法的优势和不足,对新的IMU测距方法提出科学的展望。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212.9;TN96

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