基于MEMS惯性传感器的室内3D定位系统研究

更新时间：2020-04-15 02:29:05 大小：6M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：mems 惯性传感器数据处理 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）收藏评论(0) 举报

资料介绍

随着MEMS技术的发展，以及人们对室内定位服务的急切需求，一种具有自主导航、无需额外的基础或网络设施、可在复杂环境下工作等诸多优点的室内惯性定位系统成为人们研究的热点。然而，目前大多数的室内惯性定位系统采用的是商用MEMS惯性传感器，其价格昂贵，且只能在二维空间内定位，不适合推广应用。因此，本文研究一种基于低成本的MEMS惯性传感器的室内惯性3D定位系统。它不仅可以实现3D空间的定位功能，同时扩展了室内定位系统的使用范围。

本文采用MEMS惯性传感器MPU-9150和气压传感器BMP-085作为定位系统的原始数据采集部分，意法半导体公司的STM32单片机作为数据采集单元，无线蓝牙串口作为数据发射单元，由这些单元构成了室内惯性3D定位系统的硬件电路。首先，针对初始四元数的选取问题，采用加速度计和磁力计计算初始欧拉角，并且利用欧拉角与四元数的关系，可以解决初始四元数的选取问题。其次，本文采用非同类并行多传感器信息融合算法解算航向角和姿态角，同时利用加速度计配合陀螺仪解算姿态角，提高了算法的稳定性和准确性。然后，针对单阈值姿态检测算法的缺陷，采用双阈值算法进行姿态检测，使姿态检测的准确率达到98％。同时为了降低步长计算的复杂度和减少积分漂移误差，利用 ZUPT自适应步长方法来计算实际行走的步长及运动轨迹。最后，为了有效的抑制静止时航向角漂移误差，提出了一种航向漂移误差的消除方法。实际的测试结果表明：姿态检测的准确率能达到98%；空间高度定位误差在1m上下波动；直线行走的误差占总的行走路程的10.1%，航向偏离直线方向为8°，直线往返行走的误差为12.56%，航向误差为50°，矩形行走的误差为11.67%，基本上实现了低成本的室内惯性3D定位系统的定位功能。