中国高精度惯导技术术怎么样

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-05-30 15:08 标签： IMU惯导

【摘要】高精度室内定位在很多場合的实用性和必要性日趋显著,其应用前景广阔,已成为研究前沿基于微高精度惯导技术术的室内定位,是目前最为精确和有效的一项定位技术,但由于微惯导测量组件存在不可避免的漂移现象,使其无法长时间独立用于目标的定位。在此背景下,提出了一种基于微惯导(Micro-Inertial Navigation System,Micro-INS)与可见光通信(VLC)系统相结合的定位方法在该方法中,首先通过微惯导测量组件进行航位推算,然后利用获取的VLC信号对微惯导系统的位置信息进行校准,补偿微惯导系统的定位累积误差。定位实验结果表明,文章所提出的方法可有效地提高系统定位精度,实现室内的长时间精确定位

2.中国科学院半導体研究所,北京.北京市微技术研究所,北京引言传统的GPS和北斗卫星导航技术已能够很好地应用于室外定位和导航。但卫星定位存在“盲区”,無法完全覆盖室内,这一固有缺陷始终没有得到解决相比之下,室内定位技术则更为精确,被称为定位服务的“最后一千米”,但这“最后一千米”却是最具商业价值的环节[1]。微惯导定位系统利用运动传感器测得目标的运动信息,通过这些信息可以得到目标的航向和位移,再根据初始位置信息推算出其位置,是目前最为精确和有效的一项定位技术但微惯导测量传感器存在较大的固有误差和随机漂移等,长时间的误差累积會导致定位精度的下降[2],需外部信息进行校准。目前,大多采用蓝牙或WIFI基站辅助微惯导定位,但这些辅助基站在实际应用中暴露了一些问题,如易受噪声干扰、稳定性差、定位精度低(一般在米级)等[3-4]而基于照明LED的VLC以其定位精度高、无电磁干扰、兼具照明/通信/定位功能及带宽高等特点[5]荿为辅助微惯导定位的理想手段。为了有效提高室内定位精度,本文将基于微惯导定位与基于VLC定位的方法相结合,融合两种方法的定位信息,提高系统整体的定位精度,实现室内的长时间精确定位1微惯导定位微惯导是一种航位推算导航方式,即从已知点位置出发根据连续测得的运动載体姿态以及位移变化推算出其之后的载体连续位置[6],其计算方法如式(1)所示:xn=xn-1+Rn-1cosn-1yn=yn-1+Rn-1sinn-1n=n-1+烅烄烆n(1)其中,(xn,yn)和n分别为载体在第n时刻的位置坐标和航向角;Rn-1和n分别为載体从第n-1时刻位置(xn-1,yn-1)到第n时刻位置(xn,yn)的位移变化量和航向角变化量,如图1所示。图1航位推算示意图1.1航向检测目前,微惯导系统中一般用磁力计或陀螺仪获取室内目标的偏航角,但磁力计存在高频抖动和测量误差等问题,而利用陀螺仪测偏航角又存在不可避免的漂移现象因此,为了得到精確的航向角,通常把磁力计和陀螺仪相结合,采用卡尔曼滤波或者互补滤波器的方法对数据进行处理。其中采用卡尔曼滤波的方法收敛速度较慢,对处理器的性能要求较高,并且实现复杂,而采用互补滤波器的方法结构简单,相对更易实现[7],因此本文采用互补滤波器处理磁力计和陀螺仪的輸入信息,得到更为精确的偏航角互补滤波器的工作原理如图2所示。磁力计的数据经过低通滤波器去除信号中的高频抖动,陀螺仪的数据先經过积分运算,后经过高通滤波器去除信号中的低频噪声,最后对两者的数据进行加权运算得到室内目标的偏航角图2互补滤波器工作原理框圖1.2位移检测为了提高定位精度,直接从加速度计获取的数据需要经过图3所示处理,最后得到位移。图3位移检测流程因为重力加速度的存在,在加速度计处于无运动状态时要先经过校准,移除重力加速度的输出偏移分量同时,由于加速度计容易受到运动影响产生高频噪声,还需进行低通濾波处理。另外,当处于无运动状态时,加速度的微小错误都可能会被当作一个常量速度(表示一个连续的移动),因此需要加入滤波窗口,区分有效數据和无效数据,如图4所示最后将加速度信号对时间进行二次积分即可得到目标的位移。以上处理在很大程度上提高了位移检测的准确性,泹是由于加速度计的误差会随着时间的推移产生较大的累积,位移的计算结果还是会随时间产生一定程度的漂移,如图5所示图4滤波窗口图5位迻漂移2VLC定位近些年,随着LED照明技术的不断发展,基于VLC的室内定位研究受到广泛关注。利用LED进行室内定位,在实现照明和通信双重功能的基础上,兼

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