基于行人运动模态辨识的室内外无缝导航航向算法研究

黄 欣,许建新,张 苗,熊 智

(南京航空航天大学自动化学院,南京 211100)



基于行人运动模态辨识的室内外无缝导航航向算法研究

黄 欣,许建新,张 苗,熊 智*

(南京航空航天大学自动化学院,南京 211100)

目前行人导航航向解算算法均基于导航传感器在行人身体上的固定安装模式,或者依赖其他射频信息辅助修正陀螺航向,这极大约束了导航传感器的适用条件。为此,利用陀螺对低频噪声的敏感性及加速度计低频的稳定性,提出了解决行人手持手机稳态查看与非稳态摇摆的运动模态辨识算法和基于时域互补滤波器实现姿态的最优融合方法;研究了改进型互补滤波以消除行人的运动加速度对姿态解算的干扰误差,提高了载体姿态的测量精度;此外,利用磁传感器标定后的数据设计了自适应卡尔曼滤波算法,抑制了航向角的误差发散。经实际数据测试验证,室内外行人手持稳态与非稳态下的航向角测量精度提高了80%,同时大大提高了导航传感器的适用性与便携性,满足实际工程的使用需求。

惯性传感器;改进型互补滤波;磁异常辨识;自适应卡尔曼滤波;行人运动模态辨识

目前行人导航已经掀起国内外研究热潮,针对行人导航技术的研究主要集中于以下两类:一类是基于惯性传感器,通过观测惯性传感器固定在行人肩部、腰部、腿部和脚部等部位的运动特性,研究零速修正、零角速修正、步态辨识等技术,实现行人的航迹推算[1-2];一类是基于无线网络,研究利用蓝牙、超声波、WIFI、ZigBee等额外射频设备辅助行人定位[3]。……