基于惯性导航的室内定位技术!.pdfVIP

综合 基于惯性导航的室内定位技术 牛长流王迪孟杉张天 北方工业大学 摘要：物联网领域室内移动物体的定位与跟踪位置的服务逐渐在生活的各个方面得到应用，卫星定位系统由于 信号遮挡等问题导致精度低甚至无法定位，所以本文提出一种基于陀螺仪和加速度计通过自身姿态信息推算的惯性 导航定位技术与界面控制程序相结合的室内运动物体的定位。 关键词：室内定位惯性导航陀螺仪加速度计 1引言 定位子系统中主要是安装在小车上的陀螺仪和加速度计， 随着移动互联网技术快速发展以及在中国的普及，通信技 通过小车自身信息进行推算从而达到定位的效果，计划是给小 术的快速发展，基于位置的服务在生活中越来越重要。基于位 车一个初始位置一个终点位置，通过算法使小车走一个比较完 置的服务主要包括室外定位和室内定位，在开阔的室外环境下， 圆滑的线，但是随着时间的增加惯性导航系统的定位精度逐渐 下降，而且小车的电机控制不是那么完美其中加速度的控制也 基站和GPS信号很容易到达，借助于基站和GPS定位即可达 到精确的定位和导航效果。在室内环境中，由于GPS和基站信是关键，同时系统的时间也是影响精度的关键，以及传感器读 号无法穿透建筑物，借助于基站和GPS信号定位的精度很不理取数据的噪声影响等也是关键，所以需要一种滤波算法来提高 想，所以一种在室内环境下精确的定位方法显得尤为重要。 数据的稳定性从而使效果更佳理想。 随着移动互联网的快速发展，以及智能设备的普及，导航 卡尔曼滤波(Kalman 和定位经常出现在我们的视野中。随着移动智能终端的普及以 方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计 及智能终端在硬件和软件方面的提高，室内定位技术在～定程 的算法。由于数据中包含噪声等的影响，所以数据处理最优选 度上将和移动设备相结合，利用移动智能终端的便携性、高普 择可以看做滤波过程。 及度以及硬件配置等优势，在移动设备上实现室内定位功能， 坐标系转换算法，导航坐标系是在导航时根据导航系统工 将使室内定位服务在人们的生活中更加普及和方便，使人们随 作的需要而选取的用于导航结算的参考坐标系，本文中用到的 时随地都能享受到室内定位带来的方便和快捷的服务。 坐标轴选择北东天方向，即北轴指向地球北，东轴指向地球东， 2惯性导航室内定位系统原理和设计 天轴垂直于地球表面并指向上。 本文利用陀螺仪、加速度计、小车等搭建室内定位系统， 3本系统各个部分工作原理和框架设计 分为定位子系统和显示子系统两个子系统。定位子系统利用陀 5．1系统框架设计 螺仪和加速度计进行姿态信息等自身信息的采集，通过航迹推 基于惯性导航子系统配合射频技术，使移动小车在本系统 测算法、坐标系转换等进行定位计算，得到位置等信息之后传 中实现实时定位和导航，首先由用户在PC机上，对界面程序 进行操作，确定移动小车的原始位置和目标位置信息，并利用 输给显示子系统。显示子系统是PC机上基于JAVA的界面程 RS232串口将移动小车的原始位置和目标位置信息传输给网关 序，其通过RS232串口获取移动物体的位置信息，将收到的位 置信息显示在界面上，同时支持输入移动节点的目标位置信息， 节点，网关节点一旦接收到移动小车的原始位置和目标位置信 从而实现对移动物体的远程控制。 息，同时给移动小车发送射频信号，整个系统也随之开启。然 后，当移动小车确定收到目标位置信息时，立刻给移动小车中 的加速度计、陀螺仪传感器发送信号寻求导航定位，移动小车 阚逑鹰圣{ 接收到目标位置信息并行驶至目标位置，