基于级联滤波的行人惯性室内定位方法

张雨帅，郭建新，朱 锐，王祖良，姬 翔 ，王利平

（西京学院 信息工程学院，西安 710123）

0 引言

目前，室内定位导航已经成为各种基于位置的服务和应用的共同研究热点。针对室内环境中的行人导航问题，国内外学者提出了许多解决方案，如基于惯性导航系统（inertial navigation system,INS）、无线保真（wireless fidelity, WiFi）、蓝牙（bluetooth,BT）、超宽带（ultra-wide band,UWB）等技术的导航系统。其中，由于WiFi在全球的广泛部署和使用，研究人员对WiFi指纹定位技术做了大量的研究。WiFi指纹定位技术使用WiFi信号强度进行建模和测量。但是WiFi指纹定位技术也存在着许多问题，WiFi指纹定位技术需要多种算法作为支撑，计算量大和算法复杂度相对较高。此外，由于该方法需要大量的先验信息作为数据支撑，前期工作具有较高的成本。同样，基于蓝牙、超宽带的导航方法也可以提供高效的室内导航服务。然而，这些方法需要前期建立非常可靠的基础设施以确保导航系统的性能，这无疑会增加前期工作的成本。

惯性导航系统是一种自主导航技术，它不需要提前在环境中预安装任何设备，可以有效地避免上述技术难以克服的问题。并且随着微机电系统（microelectromechanical systems, MEMS）的发展，惯性传感器作为一种更廉价、更实用的定位解决方案引起了人们的广泛关注。考虑到人体行走步态的独特性，将MEMS传感器安装在用户的脚上，可以有效地限制惯性导航的导航误差。在足部安装模式下，当周期性地检测到脚的相位，则会触发零速更新（zero velocity update, ZUPT），使用卡尔曼滤波（Kalman filter，KF）算法估计和校正惯性导航的解算误差及惯性传感器的固有偏差。……