個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著數(shù)字化時(shí)代的來臨，面向個(gè)人的基于位置服務(wù)的需求正在不斷增加。如何提供可靠的個(gè)人定位服務(wù)成為近年來導(dǎo)航定位領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文針對室內(nèi)外個(gè)人導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)行了研究，從系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、個(gè)人導(dǎo)航算法三個(gè)方面，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于足部的個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　本文參考了當(dāng)前室內(nèi)外主流的個(gè)人導(dǎo)航方案，設(shè)計(jì)了以TMS320C6748為核心，以SD卡作為存儲(chǔ)方式，以Wi-Fi作為無線通信方式，包含九軸IMU、Wi

2、-Fi、GPS、氣壓計(jì)的個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)，并給出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框架。
　　本文設(shè)計(jì)了基于SYS/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的多線程導(dǎo)航軟件，以提高CPU解算資源的利用率。根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)的功能需求，對軟件系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分，并設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊線程間的配合方式。通過Starterware軟件庫，SYS/BIOS組件和PDK驅(qū)動(dòng)等工具，對軟件系統(tǒng)進(jìn)行了具體設(shè)計(jì)。通過軟件功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)說明了系統(tǒng)軟件滿足功能需求。對軟件進(jìn)行了負(fù)載分析，當(dāng)系統(tǒng)只運(yùn)行驅(qū)動(dòng)相關(guān)

3、的軟件時(shí)，系統(tǒng)負(fù)載低于3％。
　　針對室內(nèi)外的個(gè)人導(dǎo)航場景，根據(jù)行人行進(jìn)過程的物理規(guī)律，本文對基于卡爾曼濾波的航位推算算法展開了研究。本文使用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航算法更新了導(dǎo)航信息，并在步點(diǎn)時(shí)刻，使用卡爾曼濾波算法進(jìn)行零速修正與姿態(tài)修正。通過橢球面擬合的方式標(biāo)定了磁羅盤，修正了磁羅盤誤差，將磁羅盤數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到單位球面上。設(shè)計(jì)了多條件步點(diǎn)檢測算法以進(jìn)行準(zhǔn)確的步點(diǎn)檢測。提出了通過協(xié)方差矩陣修正量測噪聲陣來改善修正效果的方法，解決了隨迭代次數(shù)增加

4、卡爾曼濾波修正效果不斷降低的問題。
　　本文對個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，分別從站立、踏步、正常行進(jìn)、直線往返行進(jìn)四個(gè)方面檢驗(yàn)了導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，導(dǎo)航解算結(jié)果能夠正確反映行人足部的姿態(tài)、速度、位置變化過程。導(dǎo)航算法的位置誤差與行走的距離和行走的步數(shù)呈正相關(guān)，位置誤差與行進(jìn)距離的相對誤差約為5％。
　　本文設(shè)計(jì)的個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)能夠獲取室內(nèi)外的導(dǎo)航信息，并實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)航功能，提供了一種行人在室內(nèi)外環(huán)境可行的導(dǎo)航方案，具