基于可穿戴惯性传感器的室内行人导航算法的研究
发布时间：2020-12-08 13:22
高精度的导航定位系统越来越重要,导航成为人们出行借助的有利工具,借助于导航工具的人们可以毫不费力地在移动媒体云中享受大量的基于位置的服务。其中GPS在户外导航定位中发挥着关键作用,但是它有一个缺点就是无法穿透室内的建筑物,导致室内定位的精度差,准确性低,从而使基于微电机系统（Micro-Electro-Mechanical System,简称MEMS）技术的惯性行人导航系统（Inertial Pedestrian Navigation System,简称IPNS）近年来得到了广泛的关注。惯性传感器具有体积小、质量轻、成本低、耗电量小、易集成、不易受外部环境影响等特点,这使基于惯性传感器的惯性导航定位技术成为室内定位的理想手段之一。我们知道,随着人们年龄的增长,老人的各种生活能力下降,引发了比如听力、视力、记忆力下降等各种健康问题。因此,他们在日常活动时经常需要一些外在帮助,比如导航系统,可以有效地引导他们,使他们的生活更容易和方便。考虑到人们需要花费大量时间待在如家里、学校、办公楼、购物中心等室内场所,因此,开发一种适用于室内或自由生活环境的可穿戴导航系统有着重要的意义。本文针对基于可...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
惯性传感器样式图
山东建筑大学硕士学位论文-9-X0gkY0Z0k+1X1Y1Z1X2Y2Z2k+2图2.1捷联惯导算法的解算过程2.3惯性导航常用的参考坐标系对于惯性导航而言，坐标系的选择至关重要，常用到的坐标系有四个：地心惯性坐标系、导航坐标系、载体坐标系和传感器坐标系。地心惯性坐标系，简称系，如图2.2所示，记为坐标系O，地心惯性坐标系根据其坐标系的性质，可将地球的质心作为其原点，其中轴指向地球的北极，和轴位于地球赤道平面内，轴从地心指向春分点，且三轴均满足右手系法则[39]。图2.2地心惯性坐标系导航坐标系，简称n系，记为坐标系O。导航坐标系是行人导航系统中必不可少的坐标系，对于本系统来说，载体是行人，活动场所是室内，活动范围较小，因此导航坐标系的选择需要借助一个求解导航参数合适的参考坐标系。由于行人在室内行走的过程中，没有剧烈运动的行为，而且在理想情况下大地可以认为是水平的，在此基础上，本系统的导航坐标系选取为“北－东－地”地理坐标系[40]，如图2.3所示。
山东建筑大学硕士学位论文-19-图3.1LPMS-B2的实物图和尺寸图惯性传感器输出由便携式计算机采集，行人将传感器安装在脚背部，如图1.1所示，通过蓝牙连接到计算机，惯性传感器采集了正常行人在室内行走所得到的数据，包括三轴的加速度、角速度、磁力大孝四元数、欧拉角等数据，通过上位机LpmsControl软件，在计算机上实时显示，图3.2为LpmsControl软件采集的行人行走的数据，从图中可以看出上位机软件正在实时的显示所采集的三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁力计数据。图3.2三轴加速度、角速度、磁力计采集界面行人行走运动的加速度和角速度的变化规律如图3.3至3.8所示，图片中所描述的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于手机传感器和互补滤波的行人航向解算[J]. 郭英,孙玉曦,姬现磊,冯茗杨,刘清华. 测绘通报. 2019(09)
[2]基于MEMS惯性传感器零速检测算法的研究[J]. 贾亮,陈海明. 电脑与信息技术. 2019(03)
[3]室内导航方法、装置、电子设备及计算机可读介质[J]. 孙亚楠. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[4]基于互补滤波融合WiFi和PDR的行人室内定位[J]. 朱家松,程凯,周宝定,林伟东. 测绘通报. 2019(05)
[5]A Survey of the Research Status of Pedestrian Dead Reckoning Systems Based on Inertial Sensors[J]. Yuan Wu,Hai-Bing Zhu,Qing-Xiu Du,Shu-Ming Tang. International Journal of Automation and Computing. 2019(01)
[6]一种12维零速状态更新的智能行人航位推算[J]. 刘恒志,李擎. 系统仿真学报. 2018(11)
[7]基于足部安装MIMU的行人导航系统设计[J]. 韩勇强,田晓春. 导航定位与授时. 2018(01)
[8]一种优化的零速检测行人导航算法[J]. 孟祥宾,潘献飞,胡小平. 导航与控制. 2016(04)
[9]室内导航模型研究综述[J]. 赵旋旋,韩李涛,郑莹,类延辉,吴佳怡. 软件导刊. 2016(05)
[10]多条件约束的行人导航零速区间检测算法[J]. 田晓春,陈家斌,韩勇强,杨黎明,尹静源. 中国惯性技术学报. 2016(01)
博士论文
[1]基于地图信息及MEMS传感器的室内行人导航算法[D]. 于春阳.哈尔滨工程大学 2018
硕士论文
[1]基于行人航位推算（PDR）技术的室内导航系统[D]. 王锐.南京邮电大学 2019
[2]基于多传感器零速修正的行人导航定位系统研究[D]. 闫双建.郑州轻工业大学 2019
[3]基于双目视觉室内环境的机器人导航和避障算法研究[D]. 陶凯.南京邮电大学 2018
[4]基于多传感器的安卓平台室内导航技术研究[D]. 洪超.电子科技大学 2015
[5]基于MEMS行人惯性导航的零速度修正技术研究[D]. 李辰祥.厦门大学 2014
[6]基于MEMS传感器的高精度行人导航算法研究[D]. 杨辉.厦门大学 2014
[7]基于MEMS惯性测量技术的单兵导航系统的定位方法研究[D]. 于春阳.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：2905156
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
惯性传感器样式图
山东建筑大学硕士学位论文-9-X0gkY0Z0k+1X1Y1Z1X2Y2Z2k+2图2.1捷联惯导算法的解算过程2.3惯性导航常用的参考坐标系对于惯性导航而言，坐标系的选择至关重要，常用到的坐标系有四个：地心惯性坐标系、导航坐标系、载体坐标系和传感器坐标系。地心惯性坐标系，简称系，如图2.2所示，记为坐标系O，地心惯性坐标系根据其坐标系的性质，可将地球的质心作为其原点，其中轴指向地球的北极，和轴位于地球赤道平面内，轴从地心指向春分点，且三轴均满足右手系法则[39]。图2.2地心惯性坐标系导航坐标系，简称n系，记为坐标系O。导航坐标系是行人导航系统中必不可少的坐标系，对于本系统来说，载体是行人，活动场所是室内，活动范围较小，因此导航坐标系的选择需要借助一个求解导航参数合适的参考坐标系。由于行人在室内行走的过程中，没有剧烈运动的行为，而且在理想情况下大地可以认为是水平的，在此基础上，本系统的导航坐标系选取为“北－东－地”地理坐标系[40]，如图2.3所示。
山东建筑大学硕士学位论文-19-图3.1LPMS-B2的实物图和尺寸图惯性传感器输出由便携式计算机采集，行人将传感器安装在脚背部，如图1.1所示，通过蓝牙连接到计算机，惯性传感器采集了正常行人在室内行走所得到的数据，包括三轴的加速度、角速度、磁力大孝四元数、欧拉角等数据，通过上位机LpmsControl软件，在计算机上实时显示，图3.2为LpmsControl软件采集的行人行走的数据，从图中可以看出上位机软件正在实时的显示所采集的三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴磁力计数据。图3.2三轴加速度、角速度、磁力计采集界面行人行走运动的加速度和角速度的变化规律如图3.3至3.8所示，图片中所描述的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于手机传感器和互补滤波的行人航向解算[J]. 郭英,孙玉曦,姬现磊,冯茗杨,刘清华. 测绘通报. 2019(09)
[2]基于MEMS惯性传感器零速检测算法的研究[J]. 贾亮,陈海明. 电脑与信息技术. 2019(03)
[3]室内导航方法、装置、电子设备及计算机可读介质[J]. 孙亚楠. 电子技术与软件工程. 2019(11)
[4]基于互补滤波融合WiFi和PDR的行人室内定位[J]. 朱家松,程凯,周宝定,林伟东. 测绘通报. 2019(05)
[5]A Survey of the Research Status of Pedestrian Dead Reckoning Systems Based on Inertial Sensors[J]. Yuan Wu,Hai-Bing Zhu,Qing-Xiu Du,Shu-Ming Tang. International Journal of Automation and Computing. 2019(01)
[6]一种12维零速状态更新的智能行人航位推算[J]. 刘恒志,李擎. 系统仿真学报. 2018(11)
[7]基于足部安装MIMU的行人导航系统设计[J]. 韩勇强,田晓春. 导航定位与授时. 2018(01)
[8]一种优化的零速检测行人导航算法[J]. 孟祥宾,潘献飞,胡小平. 导航与控制. 2016(04)
[9]室内导航模型研究综述[J]. 赵旋旋,韩李涛,郑莹,类延辉,吴佳怡. 软件导刊. 2016(05)
[10]多条件约束的行人导航零速区间检测算法[J]. 田晓春,陈家斌,韩勇强,杨黎明,尹静源. 中国惯性技术学报. 2016(01)
博士论文
[1]基于地图信息及MEMS传感器的室内行人导航算法[D]. 于春阳.哈尔滨工程大学 2018
硕士论文
[1]基于行人航位推算（PDR）技术的室内导航系统[D]. 王锐.南京邮电大学 2019
[2]基于多传感器零速修正的行人导航定位系统研究[D]. 闫双建.郑州轻工业大学 2019
[3]基于双目视觉室内环境的机器人导航和避障算法研究[D]. 陶凯.南京邮电大学 2018
[4]基于多传感器的安卓平台室内导航技术研究[D]. 洪超.电子科技大学 2015
[5]基于MEMS行人惯性导航的零速度修正技术研究[D]. 李辰祥.厦门大学 2014
[6]基于MEMS传感器的高精度行人导航算法研究[D]. 杨辉.厦门大学 2014
[7]基于MEMS惯性测量技术的单兵导航系统的定位方法研究[D]. 于春阳.哈尔滨工程大学 2014
本文编号：2905156
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