零速修正辅助的微惯性行人导航定位方法

李默涵 古翠红

摘要：基于惯性测量组件足部安装方式的行人导航系统，以捷联惯性导航为主提供导航信息，通过行人足部运动信息进行零速检测触发基于卡尔曼滤波的零速修正，补偿导航系统误差，并结合磁传感器提供行人初始姿态信息，通过四元数算法提供行人行进过程中的姿态信息。上述方案可以解决在GPS信号受屏蔽或严重受损无法进行行人定位的问题。

本文將论述上述方案中涉及的捷联惯性导航解算、零速检测、卡尔曼滤波等关键技术中涉及到的基础理论与基本原理进行论述，并对实验过程中使用的IMU精度和微惯性行人导航系统的定位精度进行分析。

关键词：捷联惯性导航解算;零速检测;卡尔曼滤波

一、微惯性行人导航算法研究

以牛顿力学定律作为惯性导航系统的基础原理，以求出所需要的导航参数（速度信息、位置信息）为目的，首先载体相对于坐标系（由平台系统物理平台或捷联系统数字平台所建立）的加速度信息由惯性器件（陀螺仪、加速度计）测量，再通过积分变换得到速度变量，结合已知初速度，得到运载体相对于所建立坐标系的速度信息，再次积分得到位移，结合已知初始位置，得到运载体相对于所建立坐标系的位置信息，也可用于室内定位应用。上海交通大学仪器科学与工程系研究了一种基于人体动作识别和步幅估计的步行者航位推算方法，建立足部动作与步幅之间的非线性模型估计人体行走中的步幅，通过航位推算实现导航定位;