步幅和建筑方向輔助的行人導(dǎo)航算法

于飛, 白紅美, 高偉, 趙博, 葉攀

(哈爾濱工程大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)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(dǎo)航算法

于飛, 白紅美, 高偉, 趙博, 葉攀

(哈爾濱工程大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)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(chǔ)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(tǒng)原有觀測量擴(kuò)維。根據(jù)行人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)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(shí)現(xiàn)濾波更新。并且研究了RTS平滑算法，對軌跡進(jìn)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(jìn)行場地試驗(yàn)，通過對比不同算法的定位誤差驗(yàn)證算法的有效性。結(jié)果表明，當(dāng)行人運(yùn)動(dòng)距離為70 m時(shí)，其最大定位誤差不超過3.4 m。

關(guān)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(dǎo)航系統(tǒng)主要用于行人在已知或未知環(huán)境下的自主導(dǎo)航和實(shí)時(shí)定位。當(dāng)GPS信號丟失或強(qiáng)度較弱無法完成導(dǎo)航任務(wù)時(shí)，基于微機(jī)電系統(tǒng)(micro electro mechanical systems，MEMS)慣性器件的IMU可以為行人完成自主式導(dǎo)航的功能[1]。然而長時(shí)間導(dǎo)航時(shí)，IMU的誤差隨時(shí)間積累，導(dǎo)致導(dǎo)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(tǒng)[3]，Leppakoski等對Wi-Fi與IMU的組合系統(tǒng)進(jìn)行了研究[4]。Delikostidis等分析了路標(biāo)輔助的算法[5]。這些方法雖能提高導(dǎo)航精度，但均需提供外界信息，而且增加了系統(tǒng)成本。因此，研究在無外界信號情況下提高導(dǎo)航定位精度的算法顯得尤為重要。……