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多运动模式下的累积误差修正行人航位推算算法

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计算机工程 2020年第12期46卷 305-312页

作者：施元昊张健铭徐正蓺滕国伟上海大学通信与信息工程学院上海200444 中国科学院上海高等研究院上海201210 中国科学院大学电子电器与通信工程学院北京100049

多运动模式行人航位推算算法采用零速校正消除累计误差,但零速校正错判会导致误差。针对该问题,提出一种基于长短时记忆网络的自适应零速检测算法。构建长短时记忆网络提取不同运动模式下零速区间的三轴加速度、三轴角速度和时序特征,... 详细信息

多运动模式行人航位推算算法采用零速校正消除累计误差,但零速校正错判会导致误差。针对该问题,提出一种基于长短时记忆网络的自适应零速检测算法。构建长短时记忆网络提取不同运动模式下零速区间的三轴加速度、三轴角速度和时序特征,通过优化零速检测算法实现多运动模式下的自适应零速检测,在此基础上采用差分进化算法融合蓝牙等定位方式对累积误差进行数据修正。实验结果表明,与传统卡尔曼滤波算法相比,本文算法定位绝对误差由6.43 m减少到0.94 m,相对误差由1.246%降至0.182%。

关键词：行人航位推算长短时记忆网络零速检测自适应算法差分进化算法

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一种基于行人航位推算的改进航迹跟踪算法

大地测量与地球动力学 2021年第1期41卷 49-55页

作者：胡锐吴飞通雁辉朱海鄢松陆雯霞上海工程技术大学电子电气工程学院上海市龙腾路333号201620

针对在未知环境中行人轨迹跟踪问题,提出一种基于行人航位推算的改进航迹跟踪算法,有效实现了在磁场干扰环境下行人轨迹的高精确跟踪。在步数估计中,利用双重阈值二值化算法对加速度数据进行分析,进而获得行人的运动步数;在航向估计中,... 详细信息

针对在未知环境中行人轨迹跟踪问题,提出一种基于行人航位推算的改进航迹跟踪算法,有效实现了在磁场干扰环境下行人轨迹的高精确跟踪。在步数估计中,利用双重阈值二值化算法对加速度数据进行分析,进而获得行人的运动步数;在航向估计中,利用自适应融合算法来获取航向。该融合过程首先根据姿态更新微分方程,将角速度与加速度融合获取一次航向角,再通过磁感应强度阈值确定一次航向角与磁力计测算航向角融合的权重,最后通过实验验证算法的有效性和优越性。结果表明,在未知环境中行走32 m的距离,获得的轨迹跟踪误差小于1.1%,定位误差小于0.75 m和1 m的概率分别为59%和80%,显著优于对比算法。

关键词：行人航位推算智能手机磁干扰双重阈值二值化自适应融合

基于foot-mounted的IMU室内行人航位推算研究

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测绘科学 2014年第1期39卷 20-23,44页

作者：殷红郭杭邓晓华南昌大学理学院南昌330031 南昌大学空间科学与技术研究院南昌330031

针对IMU误差随时间累积的问题,本文详细分析和设计了基于foot-mounted的IMU室内行人航位推算系统,包括步伐检测算法、静态初始对准、IMU导航算法、EKF等模块。在EKF中通过ZUPT和ZARU计算速度和角速度的误差并进行补偿,从而间接降低位置... 详细信息

针对IMU误差随时间累积的问题,本文详细分析和设计了基于foot-mounted的IMU室内行人航位推算系统,包括步伐检测算法、静态初始对准、IMU导航算法、EKF等模块。在EKF中通过ZUPT和ZARU计算速度和角速度的误差并进行补偿,从而间接降低位置的发散速度。多次实验结果表明:在短距离、短时间内,该系统在室内行人航位推算有较高的性能,位置误差与总路程的比值在0.5%-2%范围内。

关键词： foot-mounted IMU ZARU ZUPT 行人航位推算

基于人类活动识别辅助的行人航位推算定位方法

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无线电工程 2022年第10期52卷 1803-1812页

作者：张琳张冬雯易卿武黄璐王新健河北科技大学信息科学与工程学院河北石家庄050018 卫星导航系统与装备技术国家重点实验室河北石家庄050081

针对传统的行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)算法无法适应目标在不同运动状态下的可靠定位问题,设计并提出了一种基于深度学习进行人类活动识别(Human Activity Recognition,HAR)辅助PDR的定位方法。在离线阶段使用Wavelet-... 详细信息

针对传统的行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning,PDR)算法无法适应目标在不同运动状态下的可靠定位问题,设计并提出了一种基于深度学习进行人类活动识别(Human Activity Recognition,HAR)辅助PDR的定位方法。在离线阶段使用Wavelet-CNN深度学习网络对智能手机内置MEMS传感器数据进行预处理和训练,得到HAR模型。在线实时定位阶段,基于HAR模型识别目标不同运动状态并自适应地调整行人步数检测及步长估计算法。在智能手机上实现了基于HAR辅助的PDR算法,并在试验环境下开展了大量的测试验证。实验结果表明,提出的基于深度学习进行HAR辅助PDR的定位方法能够准确识别多种复杂的人类运动状态,识别精度高达99.50%。同时,较先进PDR步数识别算法准确率提高了10.94%,最大定位误差降低约16.2%,验证了所提算法的有效性。

关键词：行人航位推算人类活动识别卷积神经网络智能手机室内定位深度学习

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改进FSM步态检测的行人航位推算方法

大地测量与地球动力学 2023年第2期43卷 164-167,202页

作者：李静王庆王胜利许九靖东南大学仪器科学与工程学院南京市210096 山东科技大学海洋科学与工程学院青岛市266590

针对传统波峰检测法的步态识别率低以及普适性和稳定性较差等问题,提出改进FSM步态检测的行人航位推算方法。该方法关注当前的步伐状态,将一个步态周期划分为5种状态并引入峰值阈值限制,从用户不同运动状态和手机模态进行实验分析。结... 详细信息

针对传统波峰检测法的步态识别率低以及普适性和稳定性较差等问题,提出改进FSM步态检测的行人航位推算方法。该方法关注当前的步伐状态,将一个步态周期划分为5种状态并引入峰值阈值限制,从用户不同运动状态和手机模态进行实验分析。结果表明,该算法不但具有较高的步态识别准确率,而且可减小航位推算时间累积误差,具有一定的可靠性和稳定性,能够满足室内定位需求。

关键词： FSM 步态检测行人航位推算室内定位

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多传感器行人航位推算方法和UKF融合算法

测绘通报 2018年第3期 49-54页

作者：漆钰晖郭杭邓林坤南昌大学信息工程学院江西南昌330031

针对利用惯性测量单元进行行人航位推算(PDR)时,其定位误差会随时间累积的问题,提出了一种基于多传感器融合的室内行人航位推算方法;对于智能移动设备的低成本多传感器,设计了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的初始对准,设定4种阈值条件进行步... 详细信息

针对利用惯性测量单元进行行人航位推算(PDR)时,其定位误差会随时间累积的问题,提出了一种基于多传感器融合的室内行人航位推算方法;对于智能移动设备的低成本多传感器,设计了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的初始对准,设定4种阈值条件进行步伐状态检测;在行走过程中,针对步长和航向角误差累积的问题,利用基于UKF的零速度更新(ZUPT)对速度误差进行修正,零角速率更新(ZARU)和磁力计融合对航向角误差进行修正,从而有效提高了行人最终的位置精度。试验结果表明:使用该方法可以有效提高PDR位置精度,平均位置偏差占总路程的1.5%左右。

关键词：无迹卡尔曼滤波 ZUPT ZARU 磁力计行人航位推算

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基于MEMS惯性传感器的行人航位推算系统

传感器与微系统 2014年第12期33卷 85-87,90页

作者：李金凤王庆辉刘晓梅曹顺张慕远沈阳化工大学信息工程学院辽宁沈阳110142

提出一种基于低成本MEMS自包含传感器,能自主完成数据采集、数据处理的行人航位推算(PDR)系统。硬件平台集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴数字罗盘及气压计,不需任何额外设施。通过自包含传感器测量行人行走的步长、方位及高度,实现... 详细信息

提出一种基于低成本MEMS自包含传感器,能自主完成数据采集、数据处理的行人航位推算(PDR)系统。硬件平台集成三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴数字罗盘及气压计,不需任何额外设施。通过自包含传感器测量行人行走的步长、方位及高度,实现行人室内、外三维定位。采用加速度信号实现跨步探测和步长估计。利用互补滤波器融合加速度计、陀螺仪和数字罗盘数据,矫正陀螺仪的测量误差和磁场干扰对数字罗盘的影响,提高行人行走的方位精度。测试结果表明:系统的定位误差低于行进距离的4%,满足行人定位要求。验证了系统的有效性和可靠性。

关键词：互补滤波器 MEMS惯性传感器行人航位推算室内定位

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基于行人航位推算的后向地磁匹配算法

科学技术与工程 2021年第5期21卷 1707-1712页

作者：王安义欧雪西安科技大学通信与信息工程学院西安710054

针对行人航位推算(pedestrian dead reckoning,PDR)定位存在误差累积和智能手机内置传感器精度不高的问题,采用PDR结合地磁的方法进行室内定位研究,提出一种改进的基于PDR的后向地磁匹配算法。在构建地磁基准库阶段,使用克里金插值算法... 详细信息

针对行人航位推算(pedestrian dead reckoning,PDR)定位存在误差累积和智能手机内置传感器精度不高的问题,采用PDR结合地磁的方法进行室内定位研究,提出一种改进的基于PDR的后向地磁匹配算法。在构建地磁基准库阶段,使用克里金插值算法有效减少数据采集所耗费的大量时间并构建出双分辨率地磁基准库。在地磁匹配阶段,改进了基于动态时间规整(dynamic time warping,DTW)的后向地磁匹配算法,改进后的算法避免传统DTW地磁匹配需要全局搜索地磁序列的缺点,在保证定位精度的前提下,增强了定位实时性。实验结果表明,本文算法最大定位误差小于1.5 m,可以满足普通室内定位需求。

关键词：室内定位行人航位推算地磁基准库地磁序列匹配

一种基于微机械电子系统惯性传感器室内行人航位推算算法

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科学技术与工程 2017年第25期17卷 256-260页

作者：王守华陆明炽夏菲邓桂辉纪元法 "认知无线电与信息处理"教育部重点实验室(桂林电子科技大学) 桂林541004 国网辽阳供电公司沈阳110042

在室内行人定位中,行人航位推算(pedestrian dead reckoning,PDR)由于不需要外部辅助信息,而被广泛应用。针对传统室内PDR存在步长局限性等问题,提出了一种基于微机械电子系统(micro electro mechanical system,MEMS)传感器的行人航位... 详细信息

在室内行人定位中,行人航位推算(pedestrian dead reckoning,PDR)由于不需要外部辅助信息,而被广泛应用。针对传统室内PDR存在步长局限性等问题,提出了一种基于微机械电子系统(micro electro mechanical system,MEMS)传感器的行人航位自适应拟合推算算法。该算法选用六位置法和卡尔曼滤波器(Kalman filter,KF)作为对加速度计和陀螺仪原始数据误差处理方案。通过过零检测和步态短时不变性计算脚的运动状态;并结合加速度自适应拟合行进距离,最后利用位置推算解算行人的运动轨迹。仿真结果表明,该算法在95 m运动距离内,最大误差不超1.5 m,具有良好精确性和灵活性,适用于实际的室内行人定位。

关键词：惯性传感器误差处理自适应拟合行人航位推算