《基於MEMS感測器的室內個人定位技術研究》是依託南京理工大學，由王宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於MEMS感測器的室內個人定位技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王宇
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
採用MEMS技術製造的感測器（如陀螺、加速度計、地磁感測器、氣壓計等）構建多感測器的個人定位系統是室內定位領域的研究熱點。目前，室內個人定位系統存在的問題是體積、成本、功耗與精度的矛盾。採用MEMS感測器可以滿足體積、成本和功耗的要求，但是精度受到限制。本項目提出一種帶有支持向量機輔助的多MEMS感測器組合的室內個人定位技術以解決長時間定位精度問題。首先，針對MEMS感測器誤差模型的不準確問題，利用支持向量機的模型逼近能力，建立MEMS感測器的線上誤差模型，提高多感測器信息融合模型的準確度；其次，針對多感測器帶來的信息多元化，設計一種信息匹配方式智慧型切換方法，以實現信息融合的自適應最優解；最後，基於非線性濾波理論和準確的信息融合模型，設計適合室內環境的多感測器定位誤差非線性濾波估計方法。提高室內封閉環境下個人定位系統的精確定位能力和環境適應能力，具有重要的理論意義和工程實用價值。
結題摘要
定位裝備作為消防員搶險救援任務中的重要生命保障裝備，可用於複雜建築物內的救援人員三維追蹤定位。針對火場現場環境下的消防員實時定位的需求，採用MEMS技術製造的感測器（如陀螺、加速度計、地磁感測器、氣壓計等）構建多感測器的個人定位系統是該領域的研究熱點。本項目針對室內衛星導航定位系統失效環境，從MEMS感測器線上誤差建模和多感測器信息融合兩個方面開展了研究。針對室內個人定位系統中使用的MEMS慣性感測器誤差受使用環境影響導致誤差量變化和噪聲種類不確定的問題，對MEMS慣性感測器輸出誤差的機理進行了分析，通過分析感測器誤差種類、特徵及其對環境溫度的回響，基於數據挖掘的原理，從黑箱建模的角度出發，建立了MEMS慣性感測器的誤差模型；針對個人定位系統中對多源感測器信息的融合需求，以MEMS慣性定位系統為主系統，其他感測器輔助的方式，建立了個人定位系統的慣性子系統誤差模型；針對室內個人定位系統中的捷聯慣性導航子系統、視覺子系統、地磁感測器和氣壓感測器如何實現最優組合的問題，研究了個人定位系統在不同運動模式(如靜止、緩步、加速、拐彎等)下各種感測器輸出的匹配方式與可觀測度之間的關係，通過分析不同匹配方式的可觀測度，比較了在不同運動狀態下這些匹配方式的濾波效果；針對個人定位系統中的子系統/感測器在工作過程中易受外部環境干擾的問題，在濾波器設計中引入魯棒因子，提出了一種多感測器信息融合的魯棒非線性濾波器方法，從信息融合的精確性和魯棒性兩個方面提高了室內個人定位系統的定位性能。基於個人定位系統硬體平台，設計了室內外環境下的驗證試驗，測試結果表明，採用純慣性和人體運動學輔助的行人導航，導航結果精度可以達到行走距離的2%以內；採用慣性/視覺組合導航系統，在人體運動狀態輔助的行人導航，導航結果精度可以達到行走距離的0.37%以內，能夠有效的提供行人導航的實時精確位置。
