基于semg辅助的mimu个人定位技术研究

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1、基于SEMG辅助的MIMU个人定位技术研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：刘钦钦指导教师：任春华副教授学位类别：工程硕士（仪器仪表领域）重庆大学光电工程学院二O一六年五月ResearchonPersonalPositioningTechnologyBasedonMIMUwithSEMGAidingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByLiuQinqinSupervisedbyP

2、rof.RenChunhuaSpecialty:ME(InstrumentScienceandTechnologyField)CollegeofOptoelectronicsEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2016重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着对室内导航、特殊和未知环境导航定位需求的与日俱增，作为目前个人导航领域重要定位手段的卫星导航，却在各种复杂和特殊环境下，存在着失效的挑战。在民用、军用和深空探测等领域，目前的个人定位技术在面对单兵、多人协同作战和深空定位导

3、航环境时，不能满足工程和实际应用需求以及未来智能化发展趋势。为此，探索和研究了基于SEMG辅助的MIMU个人定位技术。一方面，MIMU和SEMG信号都可以测量明显人体运动，另一方面，SEMG还可以测量非明显人体运动，甚至可以感知人体运动意图来对实际动作进行预判，为个人定位提供了更多发展的方向。因此，论文开展了运用SEMG信息来辅助MIMU个人定位技术的研究，主要的研究工作包含以下几个方面：①对MIMU个人导航定位系统的基础理论进行了学习，掌握四元数法进行姿态解算，并计算得到载体的速度位置信息的原理。分析了SEMG信号的产生及特征，介绍下肢

4、肌群及其运动功能，选择对步态姿势控制作用显著的股直肌和腓肠肌获取SEMG信号，对信号进行去噪和活动段增强等预处理后，对其MAV、RMS和IEMGp变化等的特征参数进行提取。将预处理后的任意腿的IEMGp信号通过峰值法计算得到步频；设计一种基于LM算法的BP神经网络结构，将SEMG特征参数和步频信息作为神经网络的输入，设定实际行走距离除以真实步数得到的步长作为标准输出进行神经网络训练，得到步长估计。②搭建了系统平台并对各部分硬件模块性能及功能进行了详细的说明；分析了MEMS器件的误差来源，提出一种操作简单，可以在没有昂贵的精密转台的条件下进

5、行快速、稳定、有效的标校MIMU的方案，其标校精度与高精度双轴转台标校法精度相当，符合MIMU工程应用要求。③分别对系统进行了室内外测试和行走实验。室内测试在常速行走时步长误差可达10-4数量级，在快速行走时步长误差小于0.01%；室外行走测试的6组数据中，步数检测准确率高达99.35%，估计步长的误差最大不超过0.74%，在约80s时间内行走100m的距离误差小于1.5%。直线行走实验中，SEMG辅助的MIMU航位推算对MIMU的速度、位置误差进行了有效的补偿，提高了定位精度，直线行走实验的定位精度在整个行走距离的4.32%以内。关键词

6、：个人定位技术，SEMG，MIMU导航，BP神经网络，航位推算I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththeincreasingdemandforindoor,specialandunknownenvironmentnavigationandpositioning,satellitenavigationasanimportantmeansofcurrentpersonalnavigationfield,willlostitspowerinsomecomplexandspecialcircumstances.Inthefiel

7、dofcivil,militaryanddeepspaceexploration,etc.,currentpersonalpositioningtechnologycannotmeettheneedsofengineeringpracticalapplicationsandintelligenttrendsinthefuture.Tothisend,weexploreandresearchthepersonalpositioningtechnologybasedonMIMUwithSEMGaiding.Ontheonehand,MIMUa

8、ndSEMGsignalscanmeasuretheobvioushumanmovement,ontheotherhand,SEMGcanalsomeasurethenon-obviousbo