三维复杂运动模式航迹推算惯性导航室内定位

摘要

在微机电惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)人体室内定位技术研究领域中,行人航迹推算法(pedestrian dead reckoning,PDR)具有计算简便、对传感器精度要求低的优点,得到了较为广泛的应用,但传统的PDR研究通常只针对单一的二维前进行走运动模式,这与人体实际的三维复杂运动模式相距甚远.该文从人体三维室内定位研究角度出发,通过10轴MEMS传感器采集人体运动原始信息,提出了三维复杂运动模式航迹推算法.首先使用双零点交叉区间内的峰值双轴检测法与俯仰角检测法来检测5类非行走运动模式,排除其对有效跨步检测的干扰;其次使用相位反转法与气压值突变法区分3类行走运动模式,提取出不同类型的有效跨步;最后针对每一个有效跨步求解出人体位置的三维坐标值,完成人体三维室内定位.实验表明,所提出的三维复杂运动模式航迹推算法在人体实际室内运动中,相较传统的峰值检测和零点交叉法PDR,水平定位精度提升了99％,并且高度定位精度可以达到92.4％.