多傳感器融合室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、室內(nèi)導(dǎo)航技術(shù)在當(dāng)今社會的快速發(fā)展中逐漸占有了一席之地，在我們的生活中也變得日益重要，慣性導(dǎo)航技術(shù)憑借其自主性的優(yōu)勢可以輕松在室內(nèi)信號弱，障礙多的惡劣環(huán)境下，無需預(yù)設(shè)裝置的實現(xiàn)室內(nèi)定位導(dǎo)航。MEMS(micro-electro-mechanical system)慣性器件作為系統(tǒng)中的核心器件，選用ADIS16405，集成了陀螺儀和加速度計，輔助以里程計，地磁傳感器，通過多個傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合做成一個低成本的、微型組合導(dǎo)航系統(tǒng)，滿足室內(nèi)導(dǎo)

2、航定位的需求。
　　本文的主要工作如下：
　　(1)系統(tǒng)的硬件平臺的實現(xiàn)。系統(tǒng)主要分為兩個部分，分別是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（主系統(tǒng)）和慣性輔助系統(tǒng)（輔系統(tǒng)），主系統(tǒng)的導(dǎo)航計算機選用 ARM，搭載慣性傳感器，根據(jù)傳感器的特點設(shè)計處理以及接口電路；輔系統(tǒng)導(dǎo)航計算機用FPGA作處理器，搭載輔助傳感器，Verilog語言進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理后通過串口輸送到主系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；此外還有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電源電路的設(shè)計。
　　(2)各傳感器分析與誤

3、差補償。首先，對主要器件MEMS傳感器進(jìn)行Allan方差和非線性度分析實驗并利用三軸轉(zhuǎn)臺對其進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)定；然后為了減小地磁傳感器的誤差，提出了基于橢圓或橢球擬合的地磁補償方法；最后，要對重要的輔助器件里程計利用室外GPS信號對其進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)定。
　　(3)各傳感器融合算法的實現(xiàn)。MEMS慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（MINS）內(nèi)部的積分運算帶來的誤差會隨著時間的推移而增大，為了得到系統(tǒng)實時穩(wěn)定的導(dǎo)航信息，需要用其他傳感器進(jìn)行速度及位置修正，建立了系

4、統(tǒng)的組合濾波模型，給出了系統(tǒng) EKF濾波算法的具體實現(xiàn)方法，這是主要的數(shù)據(jù)融合方法；此外為了防止里程計打滑造成的速度誤差，采用了多個里程計輸出多路信號冗余，為了從這多個信號中獲取一個較為準(zhǔn)確的速度信息，運用模糊邏輯或是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對其進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。
　　(4)系統(tǒng)試驗驗證。實際系統(tǒng)完成后為了驗證其實際運行情況，分別對其航姿、定位情況進(jìn)行了實驗。航姿實驗分為靜態(tài)和動態(tài)兩種，測試結(jié)果為：在轉(zhuǎn)臺靜態(tài)試驗，水平姿態(tài)精度?0.4?；在轉(zhuǎn)臺