低成本传感器数据融合技术辅助iPhone导航研究.pdf

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1、34传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第6期低成本传感器数据融合技术辅助iPhone导航研究洪海斌，郭杭，郭俊鸽，方爽，滕长胜(1．南昌大学信息工程学院，江西南昌330031；2．中测新图(北京)遥感技术有限责任公司，北京100039)摘要：多传感器数据融合辅助iPhone导航研究的是一个基于IMU／GPS／磁力计的联合解算导航算法，即将手机中加速度计测量到的比力信息与陀螺仪测量到的角速率信息通过扩展卡尔曼滤波技术进行融合。针对低成本传感器的特性，设计了相对应的初始对准方法。在GPS／INS组合阶段

2、，通过添加载体坐标系下左右方向和竖直方向的载体速度为观测量来增加系统的可观测性，从而达到对状态量的更优估计，最终通过反馈校正得到较为精确的载体位置、速度和姿态信息。关键词：多传感器数据融合；扩展卡尔曼滤波；初始对准；载体速度中图分类号：P228文献标识码：B文章编号：1000-9787(2014)06--0034-04ResearchondatafusiontechnologyassistediPhonenavigation0Ilow-C0StSenS0rHONGHai—bin’，GUOHang，GUOJun-ge，FANGShuang，TENGChang—sheng(1

3、．CollegeofInformationEngineering，NanchangUniversity，Nanchang330031，China；2．ChinaTopRSTechnologyCoLtd，Beijing100039，China)Abstract：Theresearchofmuhi—sensordatafusionassistediPhonenavigationistryingtofindacombinedsolvingnavigationalgorithmwhichareoperatedbyIMU／GPS／magnetometer，thismethodare

4、putspecificthatismeasuredbyaccelerometerandangularratethatismeasuredbygyroscopestogetherbyusingextendKalmanfilteringtechnology．Correspondinginitialalignmentmethodsaredesignedaimingatlow—costsensorcharacteristics．Verticalandleft—rightbodyspeedareaddedasthemeasurementstoincreaseobservabilit

5、yofsysteminthestageofGPSandINScombination，SOastoachieveabetterestimationofquantityofstate，andobtainmoreaccurateposition，velocityandattitudeinformationthroughfeedbackcorrectionultimately．Keywords：multi—sensorinformationfusion；extendKalmanfiltering；initialalignment；bodyspeed0引言应的旋转检测；单纯使用加速

6、度计的方案可用于有固定的随着定位和导航系统在个人移动终端(如手机、平板重力参考坐标系、存在线性或倾斜运动，但旋转运动被限制电脑等)中的不断普及，个人的定位和导航技术最近几年在一定范围内的应用。而同时处理直线运动和旋转运动被广泛关注，成为时下研究的热点。2010年6月，苹果公时，就需要使用加速度和陀螺仪的方案，为使设计和制作的司推出了新一代手机iPhone4G，与前几代产品不同的陀螺仪具有更高的加速度和较低的机械噪声，或为校正加是，iPhone4中加入了微机电三轴陀螺仪，这一举措使得基速度计的旋转误差，一些厂商会使用磁力计来完成传统上于移动终端的LBS服务进入了一个崭新的时

7、代。用陀螺仪实现的传感功能，以完成相应定位。这表明混合加速度计和陀螺仪是惯性导航的基本测量单元之一，的陀螺仪、加速度计或磁感应计结合的方案正成为二者均安装于运动载体的内部。加速度计可以用来测量载MEMS陀螺仪技术应用的趋势。若只使用传统的加速度体的运动加速度，利用已知的初始位置和速度，对加速度进计，用户得到的要么是反应敏感的但噪声较大的输出，要么行积分，就可知道载体的速度和位置等信息；陀螺仪用来测是反应慢但较纯净的输出，而如将加速度计与陀螺仪相结量运动载体的角运动，感知每个轴向的角度变化信息，最终合，就能得到既纯净又反应敏捷的