基于自包含傳感器的單兵導航系統設計

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(1.北京自動化控制設備研究所，北京 100074；2.北京理工大學 自動化學院,北京 100081)

基于自包含傳感器的單兵導航系統設計

田曉春1,2,陳家斌2,尚劍宇2,韓勇強2

(1.北京自動化控制設備研究所，北京100074；2.北京理工大學 自動化學院,北京100081)

針對無衛星信號環境中單兵人員導航定位需求,設計了一種基于自包含傳感器的單兵導航系統,重點研究了慣性傳感器和壓力傳感器組合的零速區間檢測算法,并通過對單兵導航系統背景磁場誤差進行補償來計算航向角,實現了速度觀測量和航向觀測量的準確提取。在此基礎上,采用Kalman濾波器對系統狀態誤差進行估計,并對慣性導航解算結果中的累積誤差進行修正。最后,在實際路線上開展了單兵導航系統定位實驗,實驗結果表明,行人在矩形路線終點位置處的位置誤差為0.42m,占行走總路程的0.33%,從而證明了零速修正和航向修正能有效提高單兵導航系統的定位精度。

單兵導航系統;零速修正;航向修正;誤差補償

0 引言

單兵導航系統,又稱行人導航系統,能夠為室內外的單兵人員提供實時、準確的位置信息及導航服務,從而幫助單兵人員很好地解決“我在哪里”、“我應該在哪里”、“如何到達目的地”等問題[1]。單兵導航系統在特種作戰、緊急救援、公共服務等基于位置服務需求的軍民領域有著廣闊的應用前景。

當前用于實現單兵導航的技術方案主要可分為兩類,一類是基于預安裝設備的單兵導航方案[2-5],另一類是基于自包含傳感器的全自主導航定位方案[6-9]。……