面向室内行人的Range-onlyUWB／INS紧组合导航方法.pdf

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1、第３７卷第９期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ９２０１６年９月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｅｐ．２０１６面向室内行人的ＲａｎｇｅｏｎｌｙＵＷＢ／ＩＮＳ紧组合导航方法１２徐元，陈熙源（１．济南大学自动化与电气工程学院济南２５００２２；２．东南大学仪器科学与工程学院南京２１００９６；３．微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京２１００９６）摘要：为了提高室内行人组合导航系统的精度和灵活性，提出了一种Ｒａｎｇｅｏｎｌｙ超宽带（ＵＷＢ）／惯性导航系统（ＩＮＳ）紧组合导航方法。该方法将锚点的位置信息引

2、入到系统状态变量中并通过数据融合滤波器进行预估，以克服传统ＵＷＢ／ＩＮＳ紧组合导航模型中需要预先获取锚点位置信息的缺点，减少锚点位置信息精度对组合导航系统的影响。在此基础上，利用迭代扩展卡尔曼滤波（ＩＥＫＦ）来完成组合导航系统的数据融合滤波，以提高对目标行人导航信息的预估精度。实验结果显示，所提方法的平均绝对位置误差与传统ＵＷＢ／ＩＮＳ紧组合方法相比降低了１１．６９％，算法对锚点位置信息的依赖程度也显著降低。关键词：室内行人导航；惯性导航系统；超宽带；紧组合导航；迭代扩展卡尔曼滤波中图分类号：ＴＨ８９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．

3、４０ＲａｎｇｅｏｎｌｙＵＷＢ／ＩＮＳｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｉｎｄｏｏｒｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ１２ＸｕＹｕａｎ，ＣｈｅｎＸｉｙｕａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＪｉｎａｎ，Ｊｉ′ｎａｎ２５００２２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏＩｎ

4、ｅｒｔｉａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｎｄｏｏｒｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ，ａｒａｎｇｅｏｎｌｙｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）／ｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＩＮＳ）ｔｉｇｈｔｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ

5、ｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｓｔａｔｅｖａｒｉａｂｌｅａｎｄｐｒｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄａｔａｆｕｓｉｏｎｆｉｌｔｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｃａｐａｂｌｅｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＵＷＢ／ＩＮＳｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｔｈａｔｔｈｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｏｂｔａｉｎｅｄｉ

6、ｎａｄｖａｎｃｅ．Ｔｈｉｓｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｔｈｅｉｔｅｒａｔｉｖｅｅｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ（ＩＥＫＦ）ｉｓｕｔｉｌｉｚｅｄｆｏｒｔｈｅｄａｔａｆｕｓｉｏｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｐｅｄｅｓｔｒｉａｎｎａｖｉｇａｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ

7、ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｂｙａｂｏｕｔ１１．６９％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＵＷＢ／ＩＮＳｔｉｇｈｔｌｙｃｏｕｐｌｅｄｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｈｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｎｔｈｅａｎｃｈｏｒｎｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓａｌｓｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｏｏｒｐｅｄｅｓｔｒｉａｎｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ（ＩＮＳ

8、）；ｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄ（ＵＷＢ）；ｔｉｇｈｔｌｙｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎ，；ｉｔｅｒａｔｉｖｅｅｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｆｉ