基于級聯(lián)濾波的行人慣性室內(nèi)定位方法

張雨帥，郭建新，朱 銳，王祖良，姬 翔 ，王利平

（西京學院 信息工程學院，西安 710123）

0 引言

目前，室內(nèi)定位導航已經(jīng)成為各種基于位置的服務和應用的共同研究熱點。針對室內(nèi)環(huán)境中的行人導航問題，國內(nèi)外學者提出了許多解決方案，如基于慣性導航系統(tǒng)（inertial navigation system,INS）、無線保真（wireless fidelity, WiFi）、藍牙（bluetooth,BT）、超寬帶（ultra-wide band,UWB）等技術(shù)的導航系統(tǒng)。其中，由于WiFi在全球的廣泛部署和使用，研究人員對WiFi指紋定位技術(shù)做了大量的研究。WiFi指紋定位技術(shù)使用WiFi信號強度進行建模和測量。但是WiFi指紋定位技術(shù)也存在著許多問題，WiFi指紋定位技術(shù)需要多種算法作為支撐，計算量大和算法復雜度相對較高。此外，由于該方法需要大量的先驗信息作為數(shù)據(jù)支撐，前期工作具有較高的成本。同樣，基于藍牙、超寬帶的導航方法也可以提供高效的室內(nèi)導航服務。然而，這些方法需要前期建立非常可靠的基礎(chǔ)設(shè)施以確保導航系統(tǒng)的性能，這無疑會增加前期工作的成本。

慣性導航系統(tǒng)是一種自主導航技術(shù)，它不需要提前在環(huán)境中預安裝任何設(shè)備，可以有效地避免上述技術(shù)難以克服的問題。并且隨著微機電系統(tǒng)（microelectromechanical systems, MEMS）的發(fā)展，慣性傳感器作為一種更廉價、更實用的定位解決方案引起了人們的廣泛關(guān)注。考慮到人體行走步態(tài)的獨特性，將MEMS傳感器安裝在用戶的腳上，可以有效地限制慣性導航的導航誤差。在足部安裝模式下，當周期性地檢測到腳的相位，則會觸發(fā)零速更新（zero velocity update, ZUPT），使用卡爾曼濾波（Kalman filter，KF）算法估計和校正慣性導航的解算誤差及慣性傳感器的固有偏差。……