步幅和建筑方向輔助的行人導航算法

于飛, 白紅美, 高偉, 趙博, 葉攀

(哈爾濱工程大學 自動化學院, 黑龍江 哈爾濱 150001)

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步幅和建筑方向輔助的行人導航算法

于飛, 白紅美, 高偉, 趙博, 葉攀

(哈爾濱工程大學 自動化學院, 黑龍江 哈爾濱 150001)

摘要：針對零速校正過程中航向誤差觀測性差引起的定位精度低的問題，在零速校正的基礎上，采用行人步幅和建筑方向輔助的航向誤差校正算法，對系統原有觀測量擴維。根據行人運動狀態得到步幅航向和建筑方向，建立基于速度誤差和航向誤差的量測模型，利用卡爾曼濾波器實現濾波更新。并且研究了RTS平滑算法，對軌跡進行平滑以解決軌跡突變問題。采用荷蘭Xsens公司的MTi-G型IMU進行場地試驗，通過對比不同算法的定位誤差驗證算法的有效性。結果表明，當行人運動距離為70 m時，其最大定位誤差不超過3.4 m。

關鍵詞：IMU；零速校正；行人步幅；建筑方向；RTS平滑；定位誤差

行人導航系統主要用于行人在已知或未知環境下的自主導航和實時定位。當GPS信號丟失或強度較弱無法完成導航任務時，基于微機電系統(micro electro mechanical systems，MEMS)慣性器件的IMU可以為行人完成自主式導航的功能[1]。然而長時間導航時，IMU的誤差隨時間積累，導致導航精度降低[2]。為減小IMU引起的誤差，Christoph等采用視覺陀螺輔助的IMU系統[3]，Leppakoski等對Wi-Fi與IMU的組合系統進行了研究[4]。Delikostidis等分析了路標輔助的算法[5]。這些方法雖能提高導航精度，但均需提供外界信息，而且增加了系統成本。因此，研究在無外界信號情況下提高導航定位精度的算法顯得尤為重要。……