0 مقدمة
مع تطور تكنولوجيا الملاحة، لقد أصبحت تكنولوجيا الملاحة بالأقمار الصناعية ناضجة، مجموعة كاملة من أنظمة الملاحة الحديثة، ولكن مع التوسع في مجالات التطبيق، وكشفت عن نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية العيب تدريجيا، وخاصة في المناطق الداخلية والكهوف والأنفاق، بسبب إشارات الفقيرة الملاحة جودة الأقمار الصناعية، وبالتالي لا يمكن الحصول على بيانات الملاحة، فقد أصبح التكنولوجيا قاتلة للملاحة بالأقمار الصناعية عيب. حاليا، استنادا إلى التوقعات الداخلية للمشاة المسار MEMS كأسلوب جديد الملاحة الشخصية داخلي كان قلقا واسع النطاق . مع تطور تقنيات الملاحة بالقصور الذاتي، ممثلا في MEMS ADI وحدة قياس بالقصور الذاتي لكسر أجهزة الملاحة بالقصور الذاتي التقليدية الضخمة، ونمط باهظة الثمن، بحيث الطلب إلى INS الفردي .
ويستخدم نظام الملاحة الشخصية أساسا لتتبع في الوقت الحقيقي، وتحديد موقف من شخص المشي . في الوقت الحاضر، حققت البحوث الملاحة الشخصية سلسلة من الإنجازات. هي التي شنت جهاز ثيقة المذكورة MEMS على الخصر من الشخص الذي يجري اختبارها، حسب تقديرات حجم خطوة وتيرة المشي التسارع التباين، سرعة المشي والحصول من هذا الحل لا يمكن أن تتكيف مع مختلف ومختلفة المشاة المشي وطريقة رائعة للتقادم. وثيقة باستخدام إحداثية تحديد إشارات الراديو، الخريطة مطابقة، وبالتالي تحسين كبير في التقدم تحديد المواقع، ولكن يمكن وضعه بواسطة جهاز خارجي. وثيقة ، وMEMS هي التي شنت وحدة قياس بالقصور الذاتي على الأحذية، وتوجه المغنطيسية باستخدام التصحيح، إلى حد معين لتحسين دقة الملاحة. وثيقة استخدام GPS / DR دمج نظام الملاحة للملاحة للمشاة، ويقترح طريقة DR المعلمة تقدير لتحسين دقة من المعلمات حساب الموتى. وبالإضافة إلى ذلك، هناك التثليث الآخرين، والجمع GPS / INS، UWB / ممس الكهروميكانيكية الدقيقة PDR خوارزمية استشعار نظام التكامل.
من ناحية أخرى، فإن سعر أداء الجهاز وبشكل كبير يؤثر على دقة ومدى تطبيق المشاة الملاحة بالقصور الذاتي. في هذه الورقة، وMEMS تطوير قياس بالقصور الذاتي مجموعة من الأحذية نظام الملاحة للمشاة واحد مكون من أجل التحقق من الخوارزمية، لمواصلة تحسين الأساس لدقة الملاحة.
الأجهزة المستخدمة في هذه الشريحة اختبار STM32F103 للسيطرة الأساسية، عن طريق أخذ عينات بصفة دورية MPU6050 التسارع، والسرعة الزاوية، وHMC5883 المعلومات المغناطيسي، من خلال موقف وحل الملاحة الآخرين، وإخراج المعلومات الملاحية من خلال المنفذ التسلسلي، ثم المعلومات ميناء MATLAB العلاج حصلت أخيرا على عرض رسومية من المعلومات الملاحية، ومخطط كتلة النظام هو مبين في الشكل (1).
هيكل 2 خوارزمية
وينقسم خوارزمية النظام إلى ثلاثة الفرعية الخوارزمية، الخوارزمية هو مبين في الشكل 2 الهيكل العام.
كما نظام إحداثيات جغرافي باستخدام القائمة على التنقل، الشرق، الشمال، 3 أيام، والاتجاهات نظام الملاحة س، ص، ض محور اتجاه إيجابي، MPU6050 س، ص، وZ المحاور 3 HMC5883 ثلاثة محاور، ناقلات س، ص، ض 3 أظهر محور العلاقة المتوازية. وصف طريقة بديهية ناقلات الحركة طريقة أويلر زاوية، تعريفها هنا إلى العادة، وزاوية الملعب من زوايا السيارة، ولفة وياو، على التوالي ، ، وFIG. موصوفة تصميم الخوارزميات بالتفصيل أدناه.
قاعدة 2.1 خوارزمية
2.1.1 موقف تحديث خوارزمية
موقف التحديث من أربعة الخوارزمية، الخوارزمية تحل فقط مجموعة خطية من أربعة مجهولين التفاضلية ، الخوارزمية هي بسيطة وسهلة التشغيل، وأنها عملية للتغلب على قانون جيب التمام الاتجاه هو مبلغ غير معروف، المبلغ المحسوب من مساوئ وفي الوقت نفسه تجنب يولر زاوية الخوارزمية هو عرضة للمعادلة مشكلة تدهور.
من العلاقة الموضحة أعلاه قد تحسب في الوقت الحقيقي من أربعة اتصال بديهية يولر زوايا تصل الأسلوب، مرشح كالمان الموسعة، للحصول على موقف دقيق السيارة.
2.1.29DOF خوارزمية الموقف كله
موقف 9DOF دمج البيانات خوارزمية triaxial المغنطيسية، وtriaxial التسارع وtriaxial جيروسكوب، من أربعة والكمية الدولة، والتسارع الخام والمغنطيسية الملاحظات الإخراج، الموسعة خوارزمية كالمان مرشح، لإعطاء موقف يولر زوايا.
من أربعة فرق شكل مستمر (أي المعادلات الدولة مرشح كالمان) هو:
2.1.3 تهيئة
الانتهاء من قوة المجال المغناطيسي في الإحداثيات أيام شمال شرق تهيئة، الصيغة:
قبل الاختبار، وهي طريقة استخدام الجهاز المناسب الإهليلجي للمعايرة الأولية للINS. ثم، بناء على نموذج وفقا لما سبق بمد مرشح كالمان، من خلال دراسة نموذج رياضي وINS الضوضاء المغنطيسية الجهاز، وضبط المعلمات ضجيج طريقة الاختبار، والناتج النهائي الموقف الدقيق. وفقا لاختبار، من أجل أن تأخذ بعين الاعتبار موقف خوارزميات أخرى وطلب التحديث في الوقت الحقيقي، التحديث تردد موقف حددت في نهاية المطاف إلى 66 هرتز.
خوارزمية 2.2 عورات
في الملاحة بالقصور الذاتي بالشد والدوران والتسارع الناتج عن طريق الكمبيوتر وفقا لتجهيز خوارزمية معينة، والحصول على المعلومات والملاحة الموقف، العنوان، سرعة وموقع على نقطة زمنية منفصلة.
2.2.1 سرعة خوارزمية
أساس عورات - من معادلة القوة:
خوارزمية 2.2.2 موقع
العاديين طريقة التكامل السرعة، الصيغة التالية:
بعد الاختبار، وذلك باستخدام فقط سرعة وخطأ موقف هو فوق خوارزمية بسبب الضوضاء قياس الجهاز، وتسبب، مما يؤدي إلى زيادة حادة في نسبة الخطأ، واختلاف المكان السريع، والملاحة الفاشلة. لهذه الحالة، والحاجة لتصميم مرشح كالمان، بتصحيح السرعة والموقف، أي الصفر سرعة الكشف وعدم سرعة تحديث خوارزمية .
2.3 صفر خوارزمية كشف السرعة
أولا، الناس يسيرون تحليل مشروط. نظرا لمكونات الدقة المنخفضة يعمل، لا يمكن أن يشعر قوة الجاذبية، دوران الأرض السرعة الزاوية، وانها لن تنتج السرعة الزاوية المتورطين، وبالتالي فإن الاتجاه الإيجابي للناقلات Z-محور مشيرا الاتجاه الإيجابي للنظام الملاحة على الوقوف دون حراك، هناك نسبة إيجابية من 1 غرام من قوة. اختبار يناسب لوحة سفح اختبار، وإخراج البيانات التي تم جمعها من أجهزة الاستشعار، رسم في FIG. تسارع 3 المشي منحنى سمة من الزاوي سرعة منحنى مميزة في FIG. 4 والمشي.
حصلت FIG بواسطة تحليل المشاة يمكن تقسيمها إلى قسمين العمليات، وفي أعقاب حركة القدم، قبل أن يستقر بعد عملية ثابتة هبوط أعقاب الثانية. التسارع والسرعة الزاوية للالعمليتين تختلف اختلافا كبيرا، وذلك من خلال وضع الخوارزميات المناسبة للتمييز بين العمليتين، ويحدد هذا الاختبار الشروط الثلاثة التالية:
تسارع التقارب (1) نظام الملاحة
تسارع تشغيل التحليل النمطي المميز، خلال دبوس إغلاق، يتم تقليل تسارع الناتجة عن طريق أخذ عينات بشكل متكرر تسارع، والتسارع الناتجة تحديد التقارب. يستخدم هذا الاختبار 7 عينات متتالية، تلبية القيمة السابقة ناقص القيمة 5 هو التقارب سلبية.
التسارع الناتج (2) أقل من FBM عتبة نظام ناقل
وكما يتبين من الشكل 3، وقيمة التسارع الناتجة أثناء تزال في مستوى منخفض، وبالتالي يمكن التمييز من خلال وضع لا يزال وعتبة الحركة.
2.4 صفر خوارزمية تصحيح سرعة
صفر كشف السرعة على أساس الخطأ السرعة والخطأ الموضع المقدر باستخدام فلتر خوارزمية كالمان ، المزيد من التجارب في تقدير التوجه، من أجل تحقيق تعويض فعال للسرعة ووضع على كل الأماكن. الوصف التالي لخوارزمية لتحقيقه. الدولة مبلغ:
لأن مختارة فقط المتغيرات الظاهرة ثابتة أي عندما تقرر سرعة القدم من أجل أن يلاحظ هو صفر، حتى أنه خلال الحركة، التحديث زمن المرشح فقط، خلال يزال قيام تحديث كامل.
3 النتائج
للتحقق من فعالية الخوارزمية، في منطقة مستطيلة غرفة (كما هو موضح في الشكل. 7) لاختبار المشي، ونتائج الاختبار من التين 5 إلى 7 مرات أظهرت.
حيث FIG. 5 هو نتيجة تقاس دون أي تصحيح الملاحة FIG أضاف يمكن رؤية نقية دون تصحيح الخطأ بالقصور الذاتي موقف الملاحة متباينة بسرعة، الأمر الذي ينجم أساسا عن مستويات تراكم الأخطاء موقف والخطأ السرعة. يضاف FIG 6 إلى تسريع وتصحيح الموقف ولكن العثور على تصحيح FIG الملاحة السمت، يمكن النظر إلى خطأ السمت شديد، قد انحرفت موقف محلل من الطريق الصحيح. يضاف FIG 7 إلى السرعة، وموقف واتجاه تصحيح وجدت FIG تركيب الخوارزمية، ويمكن رؤية النتائج أن تحسن كبير في الملاحة.
4 خاتمة
الشخصية الأحذية خوارزمية الملاحة واستنادا إلى تحليل كامل لخصائص المشي الفردي، بعد الكشف عن سرعة صفر وصفر خوارزمية تصحيح سرعة للتعويض عن التنقل العادي، المشاة الملاحة بالقصور الذاتي يحقق الأجهزة في الأماكن المغلقة تثبت فعالية هذه الخوارزمية، كما زيادة تحسين دقة وتحسين أساس خوارزمية.
مراجع
HE فنغ تاو، تشاو شنغ لي، Zhouguang بينغ، وآخرون داخلي خطوة الملاحة طريقة التقدير على أساس المنطق الضبابي التكنولوجيا الالكترونية، 2016،42 (11): 59-61.
JIMENEZ A R، F SECO، PRIETO J C، وآخرون al.Indoor المشاة الملاحة باستخدام إطار INS / EKF للحد من انجراف ياو وقدم محمولة على الحركة الإسلامية الأوزبكية ورشة عمل. وعلى تحديد المواقع والملاحة وCommunication.IEEE، 2010: 135-143.
FISCHER C، GELLERSEN H.Location ودعم الملاحة أجل الاستجابة للطوارئ: دراسة .IEEE تفشي الحاسبات، 2010،9 (1): 38-47.
تسوى شياو والصواريخ وتشو تشى، وآخرون خوارزمية والدراسات التجريبية نوع الحذاء نظام الملاحة الشخصية قياس ومراقبة تكنولوجيا، 2013،32 (3): 138-142.
جين ليانغ، والصواريخ، Meichun بو. نوع الحذاء نظام الملاحة الشخصية على أساس MEMS بالقصور الذاتي تكنولوجيا . بالقصور الذاتي تكنولوجيا الصينية، 2011،19 (3): 253-256.
SHIN S H، G CHAN P، CHOI S.New خوارزمية خريطة مطابقة باستخدام المسار الظاهري للمشاة حساب الموتى .ETRI مجلة، 2010،32 (6): 891-900.
RENAUDIN V، YALAK O، P تومي، وآخرون al.Indoor الملاحة وكلاء الطوارئ .European مجلة ملاحة، 2007،5 (3): 36-45.
تيان Zengshan، نحو لي شينغ Peiji، الخ نظام ملاحة للمشاة المسار المعلمة دراسة طريقة تقدير تقدير التكنولوجيا الالكترونية، 2009،35 (12): 84-87.
سونغ مين، شين يان تشون. البحوث وتنفيذ المواقع في الأماكن المغلقة خوارزمية حساب الموتى هندسة الحاسوب، 2013،39 (7): 293-297.
الملاحة داخلي بيتيه S، RENAUDIN V، MERMINOD B، وآخرون al.UWB وMEMS مقرها .Journal الملاحة، 2008،61 (3): 369-384.
Fanbing هوى، وتشانغ كايلى، Wangchuan جيانغ، وآخرون من أربعة الاصطناعية الساعد اليد التوازن الذاتي التصميم التكنولوجيا الالكترونية، 2016،42 (5): 78-81.
تيان X، تشن J، HAN Y، وآخرون al.A رواية الصفر سرعة فاصل خوارزمية الكشف عن نظام الملاحة للمشاة مكتفية ذاتيا مع أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي: .Sensors، 2016،16 (10): 1578.
SKOG I، J نيلسون O، HANDEL P.Evaluation للكشف عن عدم سرعة لأقدام شنت نظم الملاحة بالقصور الذاتي .Indoor تحديد المواقع والملاحة في الأماكن المغلقة (IPIN) 2010 المؤتمر الدولي on.IEEE، 2010: 1-6.
دراسة حول تصحيح صفر السرعة بن يو يانغ، SUN فنغ، قاو وي، وآخرون INS مجلة محاكاة النظام، 2008،20 (17): 4639-4642.
الكاتب المعلومات:
تشيان عالية 1، تشن Jingjie 1، 2 ما هونغيان
(1. معهد الصين للمعلومات الإلكترونية وأتمتة، جامعة الطيران المدني، وتيانجين 300300؛ 2. مركز التجريبية من جامعة الطيران المدني في الصين، وتيانجين 300300)
