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[学位]

基于手机姿态解算的行人航位推算技术研究

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Author:

齐以星 (齐以星.)

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学位论文库

Abstract:

室内环境下的惯性导航是基于行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning, PDR)算法实现的,包含步数检测、步长估计、方向估计三个方面的内容。在行人利用智能手机进行室内PDR定位导航的过程中,为了准确地获取位置信息,往往需要手机稳定的平端在手中,而实际定位时手机可能会处于口袋、背包、甩动的手中等,此时步数检测准确率受到影响,且难以使用电子罗盘直接获取行进方向。为了克服手机在自由姿态下的步数检测精度下降以及电子罗盘对行进方向估计失效的问题,本文从姿态解算的角度出发,利用有限状态机(Finite-state Machine, FSM)的思想和主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)的统计方法,通过融合多传感器信息进行处理,实现了手机自由姿态下的行人轨迹追踪。
针对手机相对人体稳定,但放置姿态自由的口袋、背包等模式,本文提出了基于姿态解算的稳定姿态多模式行人航位推算(Multimode Pedestrian Dead Reckoning, MPDR)算法,具体包括三方面的内容:一是改进了状态判断阈值自适应更新的FSM步数检测方法,在平端、口袋、背包模式下取得了98.41%的平均计步准确率,相较于改进前的FSM步数检测方法提高了14.18%;二是提出了一种基于水平加速度统计分布的180°模糊判断方法,对水平加速度PCA处理得到的运动轴方向进行模糊判断,经过测试,判断准确率达到了99.41%;三是提出了模糊判断置信度的概念,结合陀螺仪对估计方向进行校正,提高了方向估计准确度。
针对手机沿行进方向前后甩动的甩手模式,本文提出了基于姿态解算的甩动模式行人航位推算(Swing-mode Pedestrian Dead Reckoning, SPDR)算法,具体包括三方面的内容:一是提出了基于水平加速度的峰值检测计步法,在甩手动作比较明显且有规律的情况下取得了97.65%的平均计步准确率;二是设计了甩手模式步态检测有限状态机并提出了相应的状态判断阈值自适应更新方法,在一般甩手模式下取得了98.77%的平均计步准确率;三是提出了联合PCA处理和航向角的方向估计方法,并介绍了利用量化的思想校正行走方向的方法。

Keyword:

行人航位推算 有限状态机 主成分分析 姿态解算

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

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Basic Info :

Degree: 硕士

Mentor: 廖学文

Year: 2018

Language: Other

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 28

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