基于準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)的行人導(dǎo)航算法框架iIEZ+*

張立強(qiáng),蘇 中,李 擎(北京信息科技大學(xué)高動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101)

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基于準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)的行人導(dǎo)航算法框架iIEZ+*

張立強(qiáng),蘇 中*,李 擎
(北京信息科技大學(xué)高動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101)

在行人慣性導(dǎo)航領(lǐng)域,地磁修正算法作為一種有效的修正航向漂移誤差的方法,應(yīng)用在磁干擾環(huán)境中時(shí),存在航向失真的問(wèn)題,而航向精度往往決定了整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)劣。為此,在Afzal提出的準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)算法的基礎(chǔ)上,提出了行人導(dǎo)航算法框架iIEZ+,即以Jiménez A R提出的IEZ+框架為基礎(chǔ),融入了改進(jìn)后的準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)算法,對(duì)地磁修正算法和啟發(fā)式航向漂移消除算法的使用做出選擇,實(shí)現(xiàn)了兩種算法間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。實(shí)驗(yàn)表明,本文提出的算法框架可以有效抵御磁干擾的影響,提供可靠的航向和位置信息。經(jīng)過(guò)多次室內(nèi)外行走實(shí)驗(yàn),定位誤差約為路程的0.6%～1.6%,優(yōu)于文中提到的其他基于IEZ框架的算法。

行人慣性導(dǎo)航;準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè);擴(kuò)展卡爾曼濾波器;地磁修正算法;啟發(fā)式航向漂移消除算法;磁干擾

在行人慣性導(dǎo)航領(lǐng)域,由于MEMS慣性器件誤差隨時(shí)間不斷累積,尤其是陀螺儀誤差累積帶來(lái)的航向漂移問(wèn)題,制約了整個(gè)行人導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展。為了削弱誤差,提高定位精度,國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究。Foxlin[1]提出了INS(Inertial Navigation System)+EKF(ExtendedKalman Filter)+ZUPT(Zero velocity UPdaTe)框架(IEZ)對(duì)行人位置進(jìn)行估計(jì),但是沒(méi)有引入外部觀測(cè)量對(duì)航向誤差做出修正。Rajagopal S[2]在IEZ框架的基礎(chǔ)上融入了零角速度更新算法ZARU(Zero Angular Rate Update)對(duì)陀螺儀零偏誤差進(jìn)行修正。Jiménez A R等人[3]改進(jìn)了IEZ框架,即融入了零角速度更新算法(ZARU)、地磁修正算法MC(Magnetic Correction)以及啟發(fā)式航向漂移消除算法HDE(Heuristic DriftElimination)對(duì)陀螺儀零偏誤差和航向誤差做出修正,提出了IEZ+框架。文獻(xiàn)[3]中結(jié)果表明該框架能夠很好的抑制航向漂移,在磁干擾環(huán)境中具有較好的定位精度,但是IEZ+框架中的MC算法和HDE算法需要使用相同的航向角誤差Δψ作為觀測(cè)量,文中缺少兩種算法使用先后順序、使用時(shí)間段以及如何應(yīng)對(duì)磁場(chǎng)干擾等問(wèn)題的說(shuō)明。錢(qián)偉行等人[4]沿用了IEZ框架,使用磁強(qiáng)計(jì)對(duì)航向進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn),但是在行走過(guò)程中隨著陀螺儀誤差的不斷積累,航向依舊會(huì)發(fā)散。張新喜等人[5]利用零速時(shí)刻該點(diǎn)地磁場(chǎng)模值恒定的特性,實(shí)現(xiàn)了磁強(qiáng)計(jì)的在線校準(zhǔn),提高了航向精度。本文作者張立強(qiáng)等人[6]將ZARU算法和MC算法融入IEZ框架,同時(shí)利用腳部在零速時(shí)刻相對(duì)于地面靜止的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了加速度計(jì)對(duì)俯仰和滾轉(zhuǎn)角的觀測(cè)更新,從而減小了姿態(tài)解算誤差,提高了定位精度,但是框架中的MC算法很容易受到其他磁場(chǎng)干擾的影響而導(dǎo)致航向失真。

磁強(qiáng)計(jì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男?zhǔn)后,可以通過(guò)MC算法提供相對(duì)于真北方向幾度誤差的絕對(duì)航向[7]。雖然該算法受限于磁干擾環(huán)境,考慮到它的使用對(duì)提高航向精度有很大的幫助,并且真實(shí)的磁場(chǎng)環(huán)境總會(huì)存在純凈的地磁場(chǎng)環(huán)境。因此,本文在Jiménez A R等人提出的IEZ+框架的基礎(chǔ)上,加入了準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)器,針對(duì)磁場(chǎng)干擾情況選擇性的使用MC算法或者HDE算法,提出了基于準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)的改進(jìn)型IEZ+框架iIEZ+(improved IEZ+)。該框架避免了單一依靠MC算法容易受到磁干擾影響[8]或者單一依靠啟發(fā)式航向漂移消除算法在人體連續(xù)轉(zhuǎn)向時(shí)容易積累陀螺儀零偏誤差的問(wèn)題[9],實(shí)現(xiàn)了兩種算法間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),解決了干擾磁場(chǎng)中地磁航向失真的問(wèn)題,提高了定位精度。

圖1 iIEZ+框架結(jié)構(gòu)示意圖

1 iIEZ+算法框架

本文框架基于JiménezAR提出的IEZ+框架,整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。它使用包含15維狀態(tài)向量δx=[δφ,δωb,δr,δv,δab]T的EKF對(duì)行人的位置和姿態(tài)做出估計(jì)。該向量包含姿態(tài)誤差δφ、陀螺儀零偏誤差δωb、位置誤差δr、速度誤差δv以及加速度計(jì)零偏誤差δab。

當(dāng)人體行走或靜止時(shí),足部從接觸地面到抬起的過(guò)程或者持續(xù)接觸地面的過(guò)程被稱(chēng)為零速狀態(tài)。此時(shí),足部相對(duì)于地面幾乎沒(méi)有滑動(dòng)摩擦,因此認(rèn)為它的速度和角速度為零。EKF分別利用此時(shí)的零速和零角速度對(duì)速度誤差δv和陀螺儀零偏誤差δωb進(jìn)行觀測(cè)更新,即所謂的ZUPT和ZARU算法。因?yàn)榇藸顟B(tài)下不存在除重力以外的其他線加速度,所以可以利用此時(shí)的加速度計(jì)輸出對(duì)當(dāng)前的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角做出估計(jì),從而對(duì)滾轉(zhuǎn)角誤差δφ和俯仰角誤差δθ進(jìn)行觀測(cè)更新。同時(shí),當(dāng)準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)器檢測(cè)到磁干擾時(shí),使用單純依靠捷聯(lián)航向的HDE算法對(duì)航向角誤差δψ進(jìn)行觀測(cè)更新;否則,使用MC算法對(duì)航向角誤差δψ進(jìn)行觀測(cè)更新,算法工作原理如圖2所示。

圖2 iIEZ+框架工作原理圖

1.1 零速檢測(cè)算法

零速檢測(cè)算法在整個(gè)iIEZ+框架中起到關(guān)鍵作用,零速狀態(tài)的準(zhǔn)確判別有助于及時(shí)觸發(fā)EKF,從而對(duì)INS誤差進(jìn)行修正,提高系統(tǒng)精度。目前,此類(lèi)算法大多基于加速度計(jì)[10]或者陀螺儀[11],以及加速度計(jì)和陀螺儀[3,12-13]。部分學(xué)者利用壓電、超聲波、RF等傳感器進(jìn)行零速檢測(cè)。

本文采用文獻(xiàn)[12]中所述方法進(jìn)行零速檢測(cè),即利用三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀信號(hào)共同判斷。

1.2 準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)算法

假定導(dǎo)航坐標(biāo)系x軸沿著地球子午面指向北極方向;y軸垂直于子午面指向東向;z軸垂直于xoy平面指向地心,如圖3所示。

圖3 存在干擾的地球磁場(chǎng)模型

(1)

針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題,Afzal等人提出了準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)方法,經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,具有很好的識(shí)別效果[8]。文中將磁場(chǎng)強(qiáng)度為定值或者隨時(shí)間緩慢變化的磁場(chǎng)定義為準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)。這種磁場(chǎng)用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述如下:

(2)

式中:Bk為k時(shí)刻的磁場(chǎng)強(qiáng)度;Bk-1為k-1時(shí)刻的磁場(chǎng)強(qiáng)度;Δt為采樣時(shí)間間隔。假定檢驗(yàn)條件H0表示非靜止磁場(chǎng),H1表示準(zhǔn)靜止磁場(chǎng),將準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)的檢測(cè)問(wèn)題等效為二元假設(shè)檢驗(yàn)問(wèn)題。與這兩種假設(shè)相關(guān)的概率密度函數(shù)分別為:

(3)

(4)

但是由于建筑物內(nèi)部存在鋼筋結(jié)構(gòu)或者鐵磁性物體等,它們產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾往往是穩(wěn)定的,即所謂的硬磁干擾。如圖3所示,當(dāng)?shù)厍虼艌?chǎng)的x軸和y軸方向受到穩(wěn)定的εBxεBy時(shí),H會(huì)指向穩(wěn)定的錯(cuò)誤方向。若此時(shí)足部在該區(qū)域內(nèi)處于零速狀態(tài)時(shí),雖然滿足上述準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)條件,但是計(jì)算出的地磁航向角是錯(cuò)誤的。因此,單純依靠Afzal等人提出的準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)方法并不可靠。

圖4 走廊內(nèi)直線行走時(shí)地磁航向和陀螺儀航向?qū)Ρ?/p>

圖4為由安裝在足部的IMU在走廊內(nèi)直線行走時(shí)計(jì)算所得零速時(shí)刻的陀螺儀航向角和地磁航向角。本圖僅對(duì)零速時(shí)刻的數(shù)值進(jìn)行顯示,其他時(shí)刻的數(shù)值顯示為零,所以呈現(xiàn)鋸齒狀。由圖4可以看出,第17 s到20 s時(shí),地磁航向角發(fā)生很大變化,同時(shí)在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定,說(shuō)明此時(shí)遭遇硬磁場(chǎng)干擾。因此,本文在Afzal準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上,加入地磁航向和陀螺儀航向差值的閾值條件,如式(5)所示:

Δψgc=|ψgyro-ψcompass|≤ξgc

(5)

當(dāng)同時(shí)滿足式(4)、式(5)時(shí),地磁航向角的變化趨勢(shì)接近于捷聯(lián)航向角且地磁場(chǎng)強(qiáng)度變化平穩(wěn),說(shuō)明此時(shí)處于有效平穩(wěn)的純凈地磁場(chǎng)中,可以計(jì)算得到較為精確有效的地磁航向角,進(jìn)而觸發(fā)地磁修正算法;否則,說(shuō)明此時(shí)存在其他磁場(chǎng)干擾,觸發(fā)啟發(fā)式航向漂移修正算法。用表達(dá)式描述如下:

(6)

圖5為Afzal提出算法與本文提出算法檢測(cè)效果對(duì)比;圖中僅對(duì)零速狀態(tài)時(shí)通過(guò)準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)計(jì)算得到的航向角進(jìn)行顯示,其他時(shí)刻顯示為零。可以看出,第20 s時(shí)Afzal所提算法將此時(shí)的錯(cuò)誤磁場(chǎng)誤認(rèn)為是有效的準(zhǔn)靜止磁場(chǎng),而本文提出的改進(jìn)算法能夠做出有效判斷,將此錯(cuò)誤濾除。

圖5 Afzal算法與本文算法檢測(cè)效果對(duì)比

1.3 ZUPT&ZARU

1.4 姿態(tài)修正

選取北、東、地分別作為導(dǎo)航坐標(biāo)系(n系)3個(gè)軸的正方向;載體坐標(biāo)系(b系)固連在傳感器上,選取身體的前、右、下3個(gè)方向作為坐標(biāo)軸正方向,如圖6所示。

圖6 坐標(biāo)系選取

依次繞z軸、y軸、x軸旋轉(zhuǎn),得到從n系到b系的方向余弦矩陣:

(7)

式中:φ、θ、ψ分別表示滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角。

1.4.1 滾轉(zhuǎn)角和俯仰角誤差修正

由于零偏誤差的影響,由陀螺儀輸出計(jì)算得到滾轉(zhuǎn)角和俯仰角的誤差會(huì)隨時(shí)間累積。本文采用加速度計(jì)輸出計(jì)算滾轉(zhuǎn)角和俯仰角。當(dāng)足部處于零速狀態(tài)時(shí),比力矢量f在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影等于重力加速度,可以表示為:

(8)

由此求得滾轉(zhuǎn)角φ和俯仰角θ為:

(9)

(10)

選取EKF的滾轉(zhuǎn)角和俯仰角誤差觀測(cè)量為:

(11)

1.4.2 MC算法

(12)

由此可以得到地磁場(chǎng)強(qiáng)度B在n系北向和東向的分量:

(13)

(14)

選取EKF的航向角誤差觀測(cè)量為:

Δψcompassk=ψgyrok-ψcompassk

(15)

式中:ψgyrok為k時(shí)刻由陀螺儀輸出計(jì)算得到的捷聯(lián)航向角。

1.4.3 簡(jiǎn)化后的HDE算法

當(dāng)遭遇磁場(chǎng)干擾時(shí),單純依靠磁強(qiáng)計(jì)無(wú)法計(jì)算得到正確的航向信息,如圖3所示。在本文提出的iIEZ+框架中,此時(shí)切換使用依靠捷聯(lián)航向的啟發(fā)式航向漂移消除算法。啟發(fā)式航向漂移消除算法最早由Borestein等人[18]提出,后來(lái)演變出很多改進(jìn)版,比如利用對(duì)室內(nèi)行走主要方向的置信度匹配最優(yōu)航向的iHDE算法[19],以及針對(duì)人體不同運(yùn)動(dòng)行為采取不同的誤差補(bǔ)償算法的AHDE算法[9]。

本文簡(jiǎn)化了AHDE算法,通過(guò)兩個(gè)復(fù)步間的航向角差值將人體的步行運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單區(qū)分為直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)行人做直線運(yùn)動(dòng)時(shí),理想情況下相鄰兩個(gè)零速狀態(tài)Rn-1、Rn(如圖7所示)的航向角相等,但是由于陀螺儀零偏誤差累積,實(shí)際計(jì)算得到的航向角會(huì)出現(xiàn)一定偏差Δψk,如圖8所示。若Δψk在一定的閾值范圍內(nèi),說(shuō)明人體在做直線運(yùn)動(dòng),認(rèn)為該偏差是由陀螺儀零偏誤差累積造成的;超過(guò)閾值,認(rèn)為人體在做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。

圖7 人體步行運(yùn)動(dòng)示意圖

圖8 相鄰零速狀態(tài)及其航向角示意圖

相鄰兩個(gè)零速狀態(tài)的航向角偏差Δψk可以表示為:

(16)

當(dāng)|Δψk|在閾值ξ范圍內(nèi)時(shí),認(rèn)為該誤差是直線行走過(guò)程中由于陀螺儀零偏誤差累積造成的航向漂移誤差;當(dāng)|Δψk|大于閾值ξ時(shí),認(rèn)為行人在做轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng),該誤差角為實(shí)際的轉(zhuǎn)向角度,所以此時(shí)航向角觀測(cè)向量為零。

此時(shí)EKF的航向誤差觀測(cè)量ΔψHDEk可以表示為:

(17)

1.4.4 擴(kuò)展卡爾曼濾波器

(18)

線性化處理后的系統(tǒng)狀態(tài)方程為:

δxk|k-1=Φkδxk-1|k-1+wk-1

(19)

(20)

系統(tǒng)觀測(cè)方程為:

zk=Hδxk|k+nk

(21)

濾波器更新方程為:

δxk|k=δxk|k-1+Kk(zk-Hδxk|k-1)

(22)

式中:δxk|k表示k時(shí)刻誤差狀態(tài)向量的后驗(yàn)估計(jì);Kk表示k時(shí)刻的卡爾曼增益。

由于地磁修正算法和啟發(fā)式航向漂移消除算法的觀測(cè)轉(zhuǎn)移矩陣相同,所以系統(tǒng)觀測(cè)轉(zhuǎn)移矩陣可以寫(xiě)為:

(23)

誤差觀測(cè)向量為:

(24)

式中:姿態(tài)誤差觀測(cè)量Δφk=[Δφk,Δθk,QSF·Δψcompassk+(1-QSF)·ΔψHDEk]T。

觀測(cè)噪聲的協(xié)方差矩陣為:

(25)

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

為了驗(yàn)證算法的有效性,本文進(jìn)行了實(shí)際的2D行走實(shí)驗(yàn)。使用的IMU為SBG公司生產(chǎn)的IG-500N,包含三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和三軸磁強(qiáng)計(jì)。

表2 IMU具體性能指標(biāo)

IMU被安裝在測(cè)試者的左腳腳背處,如圖6所示。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為北京信息科技大學(xué)教二樓一層室內(nèi)外場(chǎng)地。測(cè)試者從樓內(nèi)起點(diǎn)出發(fā),行走至樓外,最后返回樓內(nèi)起點(diǎn),路程總長(zhǎng)度約為193 m。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖9中黑色曲線表示磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地內(nèi)的地磁場(chǎng)強(qiáng)度模值;紅色部分表示本文提出準(zhǔn)靜止檢測(cè)算法的檢測(cè)結(jié)果。圖10為72 s～75 s內(nèi)的準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果,可以看出磁場(chǎng)數(shù)據(jù)變化基本平穩(wěn)。

圖9 行走準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

圖10 72 s～75 s內(nèi)準(zhǔn)靜止磁場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

本文對(duì)IEZ、IEZ-ZARU+compass和iIEZ+ 3種算法框架的定位效果進(jìn)行對(duì)比,如圖11所示。同時(shí),比較了IEZ-ZARU+compass和iIEZ+算法框架每個(gè)零速時(shí)刻計(jì)算所得平均航向角與真實(shí)值的偏差,如圖12所示。IEZ算法框架中,由于缺少對(duì)陀螺儀零偏誤差的觀測(cè),航向漂移誤差會(huì)不斷累積,最終會(huì)導(dǎo)致很大的定位誤差。IEZ-ZARU+compass單獨(dú)使用地磁修正算法對(duì)航向角誤差進(jìn)行觀測(cè),很容易受到地磁干擾的影響。

圖12 iIEZ+和IEZ-ZARU+compass零速時(shí)刻計(jì)算所得平均航向角與真實(shí)值偏差

圖11 使用基于IEZ框架的多種算法和本文算法定位結(jié)果及軌跡對(duì)比

由圖11、圖12中可以看出,由起點(diǎn)向東行走至約30 m處(即第18個(gè)左右的零速狀態(tài))時(shí)該算法計(jì)算得到的航向角出現(xiàn)了較大偏差,說(shuō)明在此處受到了其他磁場(chǎng)的干擾,該框架無(wú)法做出有效修正。與上述兩種算法相比,本文提出iIEZ+算法計(jì)算所得軌跡,與實(shí)際路線的吻合程度最高(由圖11中軌跡和圖12中誤差角可以看出),在距起點(diǎn)東向30 m的磁場(chǎng)干擾處能夠保持較好的航向。

同時(shí),進(jìn)行了多次行走實(shí)驗(yàn),并將TTD誤差(起始點(diǎn)距離占總路程的百分比)統(tǒng)計(jì)在表3中。表中數(shù)據(jù)顯示,IEZ算法框架的TTD誤差最大,其次為IEZ-ZARU+compass,iIEZ+算法框架的誤差最小。其中,IEZ-ZARU+compass算法框架的TTD誤差范圍相對(duì)于iIEZ+較大,說(shuō)明單純依靠磁強(qiáng)計(jì)修正航向漂移很容易受到其他磁場(chǎng)干擾的影響,在受到磁場(chǎng)干擾時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的定位誤差。

表3 基于IEZ的多種算法框架TTD誤差對(duì)比

3 結(jié)論

通過(guò)在室內(nèi)外環(huán)境中,進(jìn)行多組測(cè)試。實(shí)驗(yàn)證明,本文提出的算法框架能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出平穩(wěn)磁場(chǎng),并計(jì)算出有效可靠的地磁航向角。同時(shí),針對(duì)磁場(chǎng)干擾情況選擇不同的航向修正算法,避免了單一依靠地磁修正算法容易受到磁干擾影響或者單一使用啟發(fā)式航向漂移消除算法在人體轉(zhuǎn)向時(shí)容易積累陀螺儀零偏誤差的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)了兩種常用算法間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。

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張立強(qiáng)(1990-),男,碩士,主要研究方向?yàn)槭覂?nèi)慣性導(dǎo)航、信號(hào)檢測(cè)與處理以及傳感器融合等,zhangliqiang@mail.bistu.edu.cn或zlq_bistu1407@163.com;

蘇 中(1962-),男,博士生導(dǎo)師,博士,本文通訊作者,主要研究方向?yàn)閼T性器件、高動(dòng)態(tài)IMU和組合導(dǎo)航等,sz@bistu.edu.cn;

李 擎(1964-),女,碩士生導(dǎo)師,博士,主要研究方向?yàn)閷?dǎo)航與控制的機(jī)器學(xué)習(xí)、自主導(dǎo)航與控制等,liqing@bistu.edu.cn。

Pedestrian Navigation Framework iIEZ+ Based on Quasi-Static Magnetic Field Detection*

ZHANG Liqiang,SUZhong*,LI Qing
(Beijing Key Laboratory of High Dynamic Navigation Technology,University of Beijing Information Science and Technology,Beijing 100101,China)

To eliminate the heading drift error of pedestrian navigation inertial system,magnetic correction algorithm is a valid method. But magnetic disturbance may lead to heading error,and the accuracy of heading is a key factor of the whole inertial system. To solve the problem,the improved quasi-static magnetic field detection method is proposedon the basis of Afzal’s to choose magnetic correction algorithm(MC)or Heuristic Drift Elimination algorithm(HDE),which implements the complementation of two methods. The detection method is integrated into IEZ+ framework proposed by A.R. Jiménez,which forms a new framework named iIEZ+. The iIEZ+ method was tested in several indoor and outdoor environments and has a good performance under magnetic disturbance scenarios. It is able to offer reliable heading and position information. The positioning errors are about 0.6%～1.6% of the total travelled distance,which are better than other methods based on IEZ framework.

pedestrian inertial navigation;quasi-static magnetic field detection;extended Kalman filter;magnetic correction;heuristic drift elimination;magnetic disturbance

項(xiàng)目來(lái)源:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目61471046;北京市教委市屬高校創(chuàng)新能力提升計(jì)劃項(xiàng)目(TJSHG201510772017)

2016-10-10 修改日期:2016-12-14

TP212.9

A

1004-1699(2017)04-0542-08

C:5100

10.3969/j.issn.1004-1699.2017.04.010