基于MEMS惯性传感器的行人航位推算系统.pdf

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1、2014年第33卷第12期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)85DOI：10．13873／J．1000-9787(2014)12--0085-03基于MEMS惯性传感器的行人航位推算系统李金凤，王庆辉，刘晓梅，曹顺，张慕远(沈阳化工大学信息工程学院，辽宁沈阳110142)摘要：提出一种基于低成本MEMS自包含传感器，能自主完成数据采集、数据处理的行人航位推算(PDR)系统。硬件平台集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴数字罗盘及气压计，不需任何额外设施。通过自包含传感器测量行人行走的步长、方位及高度，实现行人室内、外三维定位。

2、采用加速度信号实现跨步探测和步长估计。利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪和数字罗盘数据，矫正陀螺仪的测量误差和磁场干扰对数字罗盘的影响，提高行人行走的方位精度。测试结果表明：系统的定位误差低于行进距离的4％，满足行人定位要求。验证了系统的有效性和可靠性。关键词：互补滤波器；MEMS惯性传感器；行人航位推算；室内定位中图分类号：TP274文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)12-0085-03PedestriandeadreckoningsystembasedonMEMSinertialsensorLIJin—feng，WANGQing—hui，LIUXiao—

3、mei，CAOShun，ZHANGMu-yuan(CollegeofInformationEngineering，ShenyangUniversityofChemicalTechnology，Shenyang110142，China)Abstract：Apedestriandeadreckoning(PDR)systembasedonlow—costMEMSselbcontainedsensorisproposed，whichcancollectandprocessdatasautonomously．Hardwareplatformintegratesthree-axisacc

4、elerometer，three—axisgyroscope，three—axisdigitalcompassandbarometer，noanyadditionalfacilitiesarerequired．Throughself-containedsensormeasurestep—length，bearingandaltitudeofthepedestriantoachievethree—dimensionalindoorandoutdoorpositioning．Theaccelerationsignalisutilizedtorealizestridedetectio

5、nandsteplengthestimationA"complementaryfilterisusedtofusedatasfromaccelerometer，gyroscopeanddistalcompasstocorrectmeasurementerrorofgyroscopeandimpactofmagneticfieldinterferenceondigitalcompassandimprovebearingprecision．Testresultsillustratethatpositioningerrorofthesystemislessthan4％oftotalt

6、raveleddistance，whichmeetsrequirementsofpedestrianpositioning．Theeffectivenessandreliabilityofthesystemarevalidated．Keywords：complementaryfilter；MEMSinertialsensor；pedestriandeadreckoning(PDR)；indoorlocalization0引言线、WiFi，UWB，RFID，ZigBee、视觉等不仅部署困难而行人跟踪与导航可应用于军事、科学、商业等领域，近且费时费力J。基于自包含传感器的定位算法利

7、用航位年来吸引了广泛关注。全球定位系统(GPS)能提供精度到推算方法获得行人位置，即行人航位推算(PDR)。不需要m甚至是cm量级的三维绝对位置信息，已广泛应用于户任何基础设施，是一个很好的解决方案。将GPS技术和惯外环境。然而，受信号衰减、卫星几何分布及多径效应性传感器相结合可在室内、外环境中获得高精确行人定等影响，在茂密的森林、城市峡谷、室内应用中，GPS信号位[8,93。精度明显下降。仅利用GPS技术难以实现室内外无缝PDR方法从已知初始位置开始，利用步长和方位推算定位。为弥补GPS的