现代社会中,地理位置信息由于具备丰富的衍生信息而越来越多地应用到日常生活中,大多数此类的服务都是基于全球定位系统(GPS)。由于GPS特有的对于定位卫星的依赖使得其应用场景被限制在没有遮挡的室外,城市之中的峡谷效应以及室内不同程度的遮挡更是严重限制了GPS应用。而且在现代生活中,大部分人的活动区域在室内环境中,室内定位受到的关注度越来越高。目前已有大量侧重于室内2D定位的方案,但2D定位已不能满足室内定位的需求。目前针对室内的3D定位虽然已具有了一些解决方案和设备,但是由于其价格、设备部署范围局限性以及用户的特殊性所限制,并没有完善的解决室内3D定位问题。在此应用背景下,针对低成本、低功耗的需求下完成室内3D定位的研究与实现具有深刻的研究意义。本文基于低成本的惯性传感器完成室内的3D定位,主要工作和贡献有:首先,本文分析了惯性传感器的误差来源,定量分析了误差的特性,由于误差的传播,陀螺仪是造成数据漂移的主要因素。通过对加速度数据的一次积分得到速度,从速度的层面得到数据的漂移近似成线性的特性,将之作为累计误差消除的前提条件。其次,算法的实现建立在基于鞋绑式的方法上。根据步态信息、数据漂移特性,利用ZUPT(zero velocity update)方式实现了累积误差消除方法。利用惯性传感器在静止条件下加速度的数据稳定性优于陀螺仪数据的特性,以加速度为参考量,结合步态信息消除陀螺仪的数据漂移。鉴于步态信息在误差消除方法中的重要性,本文借鉴处理音频信号的短时能量法的提取步态信息。为了减小平面运动时垂直方向的误差,本文首先根据行走时的数据特性设计了行走状态判断模型,用于区分平面运动(正常行走、慢跑)、上楼、下楼三种状态,根据行走状态判断模型结果设计垂直方向距离误差消除方法,以此提高定位精度。最后,设计了基于惯性传感器的室内3D定位系统,使用Unity3D绘制楼层的3D地图,在地图中映射出运载体的3D轨迹,完成室内的3D定位。实验结果表明有着较好的室内3D定位效果,对后期研究室内3D定位具有重要意义。