基于盲区推估的室内导航系统研究与实现

来源 :中国计量大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ironbra
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随着科学技术的发展,大型建筑物层出不穷,人们对于基于盲区推估的室内导航需求日渐增大。但是由于建筑物的结构对GPS等卫星定位信号的阻隔,导致在室内无法使用此项技术进行室内导航。所以基于各类无线信号,惯性导航,地磁导航等技术成为当今的研究热点。本文主要围绕基于盲区推估模块,利用地磁导航技术辅助传统惯性导航方法实现室内人体轨迹的推算,并基于STM32单片机实现该系统。高测量精度的传感器是基于盲区推估的室内导航系统的基础,但受到制造工艺和环境因素的限制,传感器普遍存在误差,较大程度上影响了地磁导航的性能。本文中建立了椭球模型,利用椭球拟合算法对地磁传感器进行修正。对于陀螺仪和加速度计的误差因素,本文采用简单的静态误差标定方法,补偿其误差。实验表明,误差标定方法能够有效提高传感器的测量精度。室内结构和电子设备对地磁有较大干扰,造成采集地磁数据不准确。为了地磁传感器能够测得更为精确的数据,本文讨论了一种方法,它将所有干扰等效为一个干扰源,迭代地磁角度,进而得到准确的地磁向量。实验表明,该方法能够有效去除室内环境对地磁的影响。地磁匹配算法是室内地磁导航关键技术,为此,本文分析了基于Hausdorff距离进行地磁匹配的方法。它不强调点对点的匹配关系,跳脱传统地磁匹配的思维,相较传统算法拥有更低复杂度。实验表明,相较传统地磁匹配算法,基于Hausdorff距离的地磁匹配算法表现出更强的抗干扰和容错能力。在传统的基于盲区推估的室内导航系统中,系统无法修正已经产生的误差。所以传统导航系统在室内极易出现走错房间,穿越墙体等错误路径。为了解决上述问题,本文提出基于维特比算法的一种室内导航方法,建立室内数字地磁地图。利用维特比算法特性提高输出路径的纠错能力,排除错误路径的干扰。实测实验表明,该方法大幅提升进入正确房间的成功率,提高室内导航性能。
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