基于MIMU的组合定位系统的设计与实现

admin · 发表于 2022-9-30 19:39:12

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本文围绕微机械惯性测量单元MIMU(Micro-Electronic Mechanical System Inertial Measurement Unit，MEMS-IMU)，介绍了微机械惯性传感器的标定技术，设计提出了基于MIMU的两种行人惯性定位算法，实现了一款基于微机械惯性传感器的小体积、低成本、轻重量具有无线传输功能的MIMU。参照国家军用标准，设计了微机械陀螺、加速度计的速率、位置实验，对使用的陀螺，加速度计进行了标定，辨识出包括零偏、标度因数等传感器重要参数，针对加速度计为三轴加速度计，正交性好的特点，使用非线性最小二乘法辨识其标度因数，取得了较好的效果。设计了MIMU置于行人脚部的惯性定位算法，首先提出了基于加速度信息的步态识别算法，识别准确率达95%以上，其次引入零速校正对速度进行实时修正，截断上一步计算的积累误差，有效地抑制了低成本惯性器件的误差积累。结合置于脚部的导航算法，设计了MIMU置于行人腰部的定位算法。首先采用过零检测法进行步态识别，识别准确率达98%以上；其次，改进优化了步长计算的经验公式；之后，提出了步长系数K的标定和在线更新方法，路程计算误差由5%降至3%；最后，提出了使用加速度计统计信息区分行人步行、跑步模式的方法，可对行人所处状态进行准确识别。以C8051F040单片机为核心处理器，采用低成本微机械惯性传感器ENC-03和KXPA4，磁阻传感器HMC1052，结合新型无线通信传输ZigBee技术，完成了体积仅为68*49*18mm，重量不足100g，成本低于600元，具有数据无线发送功能的MIMU的硬件电路设计和实现。

基于MIMU的组合定位系统的设计与实现

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