基于双脚安装IMU系统的室内3D行人定位的改进方法
Haonan Jia1,2, Baoguo Yu2, Hongsheng Li1
1School of Instrument Science and Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China.
Micromachines
|December 23, 2023
概括
本研究介绍了一种改进的行人定位算法,使用微电机系统 (MEMS) 惯性传感器的双脚运动约束. 新方法显著减少了3D定位错误,并提高了准确性,而无需额外的功耗.
科学领域:
- 机器人和自动化机器人与自动化
- 传感器技术 传感器技术
- 人与计算机的交互
背景情况:
- 微电机系统 (MEMS) 惯性传感器对于脚部行人自主定位至关重要,因为它们的尺寸,成本和功率效率.
- 现有的系统受到航向偏移和重复性差的影响,限制了它们的实际应用.
- 需要改进的算法来克服MEMS惯性传感器在行人导航中的固有局限性.
研究的目的:
- 提出一个改进的行人自主3D定位算法,利用双脚运动特征的约束.
- 为了提高脚部安装的惯性测量单元 (IMU) 定位系统的准确性,连续性和可重复性.
- 为了解决航向偏移和提高定位精度而不会增加功耗.
主要方法:
- 在左脚和右脚上实施两组小型IMU,用于双脚自主定位系统.
- 采用改进的自适应式零速度检测算法,以提高跨不同步速的区分精度.
- 基于双脚运动轨迹约束的水平位置更新算法设计和考虑双脚高度差异的高度更新算法,特别是在楼梯导航期间.
主要成果:
- 实验结果表明,与不受约束的方法相比,实验室环境中的3D定位错误减少了93.9%.
- 拟议的算法有效地在零速度的水平和垂直方向上重新纠正行人位置信息.
- 该系统显示了定位的提高准确性,连续性和可重复性.
结论:
- 双脚运动特征约束算法有效地减轻了方向漂移,并提高了基于MEMS的行人定位的重复性.
- 增强的零速度检测和双脚约束算法为准确的3D行人定位提供了强大的解决方案.
- 这种方法为脚部安装的IMU导航系统提供了低功耗,高精度的解决方案,适用于包括爬楼梯在内的各种行人活动.
