基于惯导原理的室内定位系统设计兼算法研究

《基于惯导原理的室内定位系统设计兼算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、西安科技大学硕士学位论文基于惯导原理的室内定位系统设计兼算法研究专业名称：检测技术与自动化装置作者姓名：李新春指导教师：黄向东学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：题目：基于惯导原理的室内定位系统设计兼算法研究专业：

2、检测技术与自动化装置硕士生：李新春（签名）指导教师：黄向东（签名）摘要最近几年，我国经济正处于飞速发展时期，在城市迅速发展的大环境下，建筑物也相应地立体化、复杂化、多样化。但是，伴随着我国城市化进程，大型商场等建筑物火灾时有发生。面对变得更加复杂多变的室内火灾火情，使得抗战在救援一线的广大消防员的伤亡率也逐年增大。本课题重点针对火灾救援人员在室内火场环境中的个人生命安全问题和救援质量，提出了一种以惯导原理为基础的室内定位系统的设计及定位精度的算法研究。本文系统的阐述了所设计的室内定位系统的硬件平台。该平台以脚部定位器、胸前数据终端和后场数据终端等硬件为基础，采用意法半导

3、体的STM32F405芯片作为主控芯片，同时搭载陀螺仪、加速度计、磁力计等各种传感器组成捷联惯导系统。该室内定位系统利用牛顿基础力学为理论基础，采用由火灾救援人员脚部携带的定位器上载有的陀螺仪和加速度计分别测量被定位人员行进的角速度和加速度，利用所测量的数据进行推算，得到现场救援人员的速度和位置以及运动轨迹。为了提高该系统的定位精度，对系统所涉及的姿态解算算法、坐标转换算法、速度求解算法和位置求解算法进行了研究，分析了系统中圆锥误差、划船误差和涡卷误差的产生机理，推导了针对各种误差的补偿优化算法。通过反复实验测试与算法优化，结果表明，该火灾救援人员室内定位系统可以有效的

4、实现所预期的设计目标，达到了水平精度为救援人员总行程的4%，垂直精度为±0.5m的定位精度。该室内定位系统不依赖于外部信号，也不向周围环境辐射能量，不受干扰，能够在各种恶劣的环境中工作。该系统可广泛应用于维护社会稳定及生命安全的各个方面，如消防的救火救灾现场、反恐部队的战斗现场以及矿井等危险地带的探测或救援现场等。关键词：室内定位；捷联惯导；加速度计；陀螺仪；定位算法研究类型：应用研究Subject：ResearchonindoorpositioningandattitudesensingbasedoninertialnavigationprincipleSpecial

5、ty：DetectiontechniqueandautomaticdeviceName：LiXinchun（Signature）Instructor：HuangXiangdong（Signature）ABSTRACTOurcountry'seconomyisinrapiddevelopmentperiodinrecentyears,andbuildingsarealsocorrespondinglythree-dimensional,complicatedanddiversifiedundertheover-allenvironmentoftherapiddevelop

6、mentofcities.However,withtheurbanizationprocessinourcountry,firehappensfromtimetotimeinbuildingssuchasshoppingmalls,etc.Themorecomplexandchangeableindoorfiresituationmakesthecasualtyrateoffirefightersinthefrontlineofrescueincreaseyearbyyear.Thistopicfocusesonthepersonallifesecurityissuea

7、ndrescuequalityoffirerescueworkersinindoorfireenvironment,andputsforwardakindofindoorlocatingsystemdesignandthealgorithmresearchofpositioningaccuracybasedoninertialnavigationprinciple.Thisarticleelaboratesthedesignedhardwareplatformoftheindoorpositioningsystemsystematical