基于二阶插值滤波的室内航向估计算法研究.PDF

第 卷第 期 压 电 与 声 光 ３９ ３ Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．３ 　 　 　 　 年 月 ２０１７ ６ ＰＩＥＺＯＥＬＥＣＴＲＩＣＳ＆ＡＣＯＵＳＴＯＯＰＴＩＣＳ Ｊｕｎ．２０１７ 文章编号： （ ） １００４２４７４２０１７０３０４７２０７ 　　 基于二阶插值滤波的室内航向估计算法研究 周广平，贺锋涛，赵胜利，关云静 （西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 ７１０１２１） 摘 要：在室内行人导航中，为获取精确的航向角，提出了一种基于二阶插值滤波的航向估计算法。该算法通 　　 　 过建立四元数姿态运动测量模型，采用二阶插值滤波对陀螺仪、加速计和磁强计的测量数据进行数据融合，实现航 向角解算，以过程噪声和测量噪声为设计参数，构造自适应噪声协方差矩阵，实现协方差误差估计最小化。通过对 行走长方形参考路径得到的数据进行处理，加速计和磁强计组合与陀螺仪航向估计算法动态误差分别为 和 １３．６° ，采用二阶插值滤波航向估计算法后动态误差为 。实验结果表明，该算法有效提高了航向估计的精度，减 ６．９° ２．３° 小了陀螺仪漂移、载体的线性加速度和周围局部磁场干扰对航向估计的影响。 关键词：室内导航；插值滤波；四元数；微机电系统（ ）；航向估计 ＭＥＭＳ 中图分类号： ； 文献标识码： ＴＮ９６６ Ｕ６６６．１２ Ａ 　　　 犛狋狌犱 狅狀犃犎犲犪犱犻狀 犈狊狋犻犿犪狋犻狅狀犃犾狅狉犻狋犺犿犅犪狊犲犱狅狀 狔 犵 犵 犛犲犮狅狀犱狅狉犱犲狉犇犻狏犻犱犲犱犇犻犳犳犲狉犲狀犮犲犉犻犾狋犲狉 ， ， ， 犣犎犗犝犌狌犪狀 犻狀 犎犈犉犲狀狋犪狅 犣犎犃犗犛犺犲狀犾犻犌犝犃犖犢狌狀犻狀 犵狆 犵 犵 犵 犼 犵 （ ， ’ ， ’ ， ） ＣｏｌｌｅｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎ ＸｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｘｉａｎ７１０１２１ Ｃｈｉｎａ ｇ ｇ ｇ ｙ ： （ ） 犃犫狊狋狉犪犮狋Ａｈｅａｄｉｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｄｉｖｉｄｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｆｉｌｔｅｒＤＤＦ２ ｗａｓ ｒｅｓｅｎｔｅｄ ｇ ｇ ｐ ｔｏｏｂｔａ