Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Вопросы разработки инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков

# 06, июнь 2015
DOI: 10.7463/0615.0786740
Файл статьи: SE-BMSTU...o173.pdf (1184.42Кб)
авторы: Маринушкин П. С., Бахтина В. А., Подшивалов И. А., Стукач О. В.

УДК 681.518

Россия,  Сибирский федеральный университет

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

В статье рассматриваются вопросы построения инерциальных пешеходных навигационных систем на основе МЭМС-датчиков. К настоящему времени алгоритмы оценивания навигационных параметров на основе разнородных наблюдений для инерциальных навигационных систем уже достаточно хорошо разработаны. В то же время математическое и программное обеспечение обработки информации в случае инерциальных пешеходных навигационных систем имеет свои специфику, обусловленную особенностями их функционирования и эксплуатации. Таким образом, возникает актуальная задача доработки существующих алгоритмов комплексирования для их использования в пешеходных навигационных системах. С этой целью в статье анализируются особенности состава и конфигурации существующих систем данного класса. Показываются преимущества тех или иных технических решений. Опираясь на их основные особенности, обосновывается выбор архитектуры и аппаратного состава инерциальной пешеходной навигационной системы, обеспечивающие повышение точности оценивания местоположения пользователя по сравнению с системами, использующими только инерциальные датчики. Далее обсуждаются вопросы разработки алгоритмов комплексной обработки разнородной информации. Для повышения точности автономной работы инерциальной пешеходной навигационной системы предлагается алгоритм совместной обработки разнотипной информации (инерциальной и магнитометрической) на основе расширенного фильтра Калмана. Моделирование алгоритма осуществлялось с помощью специально разработанного функционально-программного прототипа инерциальной пешеходной навигационной системы, реализованного в виде аппаратно-программный комплекса в среде Matlab. Результаты практических испытаний функционального прототипа разработанной системы, свидетельствуют об улучшении качества процесса выработки навигационного решения по сравнению с системами, использующими только инерциальные датчики. Таким образом, можно сделать заключение, что синтезированный алгоритм позволяет получить удовлетворительную точность расчёта траектории движения даже при использовании инерциальных МЭМС-датчиков низкого класса точности. Разработанный алгоритм может быть реализован в индивидуальной навигационной аппаратуре, предназначенной для решения практических задач, требующих автономного позиционирования.

Список литературы
  1. Горенштейн И.А., Шульман И.А. Инерциальные навигационные системы. М .: Машиностроение , 1970. 232 с .
  2. Beauregard S. Omnidirectional pedestrian navigation for first responders // Proceeding of the 4th Workshop on Positioning, Navigation and Communication (WPNC '07). IEEE Publ., 2007. P. 33-36. DOI: 10.1109/WPNC.2007.353609
  3. Foxlin E. Pedestrian tracking with shoe-mounted inertial sensors // Computer Graphics and Applications, IEEE. 2005. Vol. 25, no. 6. P. 38-46. DOI: 10.1109/MCG.2005.140
  4. Jiménez A.R., Granja F.S., Prieto J.C., Guevara J. Indoor pedestrian navigation using an INS/EKF framework for yaw drift reduction and a foot-mounted IMU // Proceeding of the 7th Workshop on Positioning, Navigation and Communication (WPNC '10). IEEE Publ., 2010. P. 135-143. DOI: 10.1109/WPNC.2010.5649300
  5. Fischer C., Sukumar P.T., Hazas M. Tutorial: Implementing a Pedestrian Tracker Using Inertial Sensors // Pervasive Computing, IEEE. 2013. Vol . 12, no . 2. P . 17-27. DOI: 10.1109/MPRV.2012.16
  6. Сейдж Э., Мелc Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении: пер. с англ. / под ред. проф. Б . Р . Левина . М .: Связь , 1976. 496 с . [Sage A., Melsa J. Estimation Theory with Applications to Communications and Control. New York : McGraw - Hill , 1971.]
  7. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / под ред. М.Н. Красильщикова и Г.Г. Себрякова. М.: Физматлит, 2003. 280 с.
  8. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем : учеб. пособие / под общ. ред. д.т.н. В.Я. Распопова. СПб.: ГНЦ РФ ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 280 с.
  9. Неусыпин К.А., Фам Суан Фанг. Алгоритмические методы повышения точности навигационных систем ЛА. М.: Мир, 2009. 126 с.
  10. Hardegger M., Mazilu S., Caraci D., Hess F., Roggen D., Troster G. ActionSLAM on a Smartphone: At-Home Tracking with a Fully Wearable System // Proceedings of the 4th International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN). IEEE Publ., 2013. P. 1-8. DOI: 10.1109/IPIN.2013.6817874
  11. Tian Z., Zhang Y., Zhou M., Liu Y. Pedestrian dead reckoning for MARG navigation using a smartphone // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2001. Vol . 65 , no . 1. DOI:10.1186/1687-6180-2014-65
  12. Конаков А.С., Шаврин В.В., Тисленко В.И., Савин А.А. Сравнительный анализ среднеквадратической погрешности определения координат объекта в бесплатформенной инерциальной навигационной системе при использовании различных алгоритмов нелинейной фильтрации // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР). 2012. № 1 (25), ч . 1. С . 9-5.
  13. Benzerrouk H., Salhi H., Nebylov A. Adaptive “Cubature and Sigma Points” Kalman Filtering Applied to MEMS IMU/GNSS Data Fusion during Measurement Outlier // Journal of Sensor Technology. 2013. Vol. 3, no. 4. P. 115-125.
  14. Podshivalov I.A., Marinushkin P.S. Micromechanical system for pedestrian attitude estimation // 2013 International Siberian Conference on Control and Communications (SIBCON). IEEE Publ., 2013. P. 1-3. DOI: 10.1109/SIBCON.2013.6693576
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2018 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)