基于MEMS慣性傳感器的室內3D定位系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著MEMS技術的發(fā)展，以及人們對室內定位服務的急切需求，一種具有自主導航、無需額外的基礎或網絡設施、可在復雜環(huán)境下工作等諸多優(yōu)點的室內慣性定位系統(tǒng)成為人們研究的熱點。然而，目前大多數(shù)的室內慣性定位系統(tǒng)采用的是商用MEMS慣性傳感器，其價格昂貴，且只能在二維空間內定位，不適合推廣應用。因此，本文研究一種基于低成本的MEMS慣性傳感器的室內慣性3D定位系統(tǒng)。它不僅可以實現(xiàn)3D空間的定位功能，同時擴展了室內定位系統(tǒng)的使用范圍。
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2、文采用MEMS慣性傳感器MPU-9150和氣壓傳感器BMP-085作為定位系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)采集部分，意法半導體公司的STM32單片機作為數(shù)據(jù)采集單元，無線藍牙串口作為數(shù)據(jù)發(fā)射單元，由這些單元構成了室內慣性3D定位系統(tǒng)的硬件電路。首先，針對初始四元數(shù)的選取問題，采用加速度計和磁力計計算初始歐拉角，并且利用歐拉角與四元數(shù)的關系，可以解決初始四元數(shù)的選取問題。其次，本文采用非同類并行多傳感器信息融合算法解算航向角和姿態(tài)角，同時利用加速度計配合陀

3、螺儀解算姿態(tài)角，提高了算法的穩(wěn)定性和準確性。然后，針對單閾值姿態(tài)檢測算法的缺陷，采用雙閾值算法進行姿態(tài)檢測，使姿態(tài)檢測的準確率達到98％。同時為了降低步長計算的復雜度和減少積分漂移誤差，利用 ZUPT自適應步長方法來計算實際行走的步長及運動軌跡。最后，為了有效的抑制靜止時航向角漂移誤差，提出了一種航向漂移誤差的消除方法。實際的測試結果表明：姿態(tài)檢測的準確率能達到98%；空間高度定位誤差在1m上下波動；直線行走的誤差占總的行走路程的10.