Прецизионное позиционирование пешехода в помещении на основе контроля за стадиями его походки
https://doi.org/10.17285/0869-7035.2017.25.1.033-048
Аннотация
В статье представлен метод точного определения при ходьбе момента опорной фазы для позиционирования пешехода с помощью инерциального измерительного модуля (ИИМ), размещаемого на ноге. Корректная классификация стадий при движении пешехода реализуется с использованием специального механизма оценки конечных состояний (МОКС) походки человека. МОКС обеспечивает высокоточное и робастное определение моментов коррекций по нулевой скорости (ZUPT), которые используются в навигационном фильтре. При этом применяется фильтр Калмана в версии стохастического клонирования с ограничениями, демонстрирующий эффективность использования ZUPT-коррекций в реальных условиях, включая движение вперед, назад, а также по лестнице. Даже для такого типа движения, как бег, и при применении сверхбюджетного ИИМ предложенный подход в среднем демонстрирует погрешность местоопределения на уровне не более 1,5% от пройденного расстояния.
Об авторах
Н. Кроненветт
Институт оптимизации систем, Технологический институт Карлсруэ
Германия
Германия
Кроненветт Николай
Я. Руппельт
Институт оптимизации систем, Технологический институт Карлсруэ.
Россия
Россия
Руппельт Ян
Г.Ф. Троммер
Институт оптимизации систем, Технологический институт Карлсруэ. Университет ИТМО (С.-Петербург).
Германия
Германия
Троммер Герт Франц.
Действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением».
Список литературы
1. Ruppelt J., Kronenwett N. and Trommer G. F. High-precision and Robust Indoor Localization Based on Foot-mounted Inertial Sensors. Position Location and Navigation Symposium (PLANS). 2016. P. 67–75.
2. Ruppelt J., Kronenwett N. and Trommer G. F. A novel finite state machine based step detection technique for pedestrian navigation systems. Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN). 2015.
3. Ruppelt J., Merz P., Trommer G. F. IndoorGuide – A Multi Sensor Pedestrian Navigation System for Precise and Robust Indoor Localization. Inertial Sensors and Systems (ISS). 2016.
4. Foxlin E. Pedestrian Tracking with Shoe-Mounted Inertial Sensors. IEEE Comput. Grap. Appl. 2005. Vol. 25. No. 6. P. 38–46.
5. Cho S.Y. and Park C. G. MEMS Based Pedestrian Navigation System. The Journal of Navigation. 2006. Vol. 59. No. 01. P. 135–153.
6. Godha S. and Lachapelle G. Foot mounted inertial system for pedestrian navigation. Meas. Sci. Technol. 2008. Vol. 19. No. 7. P. 1–9.
7. Ascher C. Modulares multisensorielles Indoor Navigationssystem. Berlin: Logos Berlin, 2014.
8. Hide C., Botterill T. and Andreotti M. An Integrated IMU, GNSS and Image Recognition Sensor for Pedestrian Navigation. Proceedings of the 22nd International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS 2009). 2009. P. 527–537.
9. Callmer J., Törnqvist D. and Gustafsson F. Probabilistic stand still detection using foot mounted IMU. 13th Conference on Information Fusion (FUSION). 2010.
10. Skog I., Nilsson J. and Händel P. Evaluation of Zero-Velocity Detectors for Foot-Mounted Inertial Navigation Systems. Proceedings of the International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN). 2010.
11. Lee J., Shin B., Lee S., Park J., Kim J., Kim C., and Lee T. A Step Length Estimation Based on Motion Recognition and Adaptive Gait Cognition Using a Smartphone. Proceedings of the 27th International Technical Meeting of The Satellite Division of the Institute of Navigation (ION GNSS+2014). 2014. P. 243–249.
12. Roumeliotis S.I. and Burdick J.W. Stochastic Cloning: A generalized framework for processing relative state measurements. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA '02). 2002. Vol. 2. P. 1788–1795.
13. Perry J. and Burnfield J. Gait analysis: Normal and pathological function, 2nd ed. Thorofare: Slack, 2010.
14. Groves P. Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, GNSS technology and applications series. Artech House, 2008.
15. Abdulrahim K., Hide C., Moore T., and Hill C. Using Constraints for Shoe Mounted Indoor Pedestrian Navigation. The Journal of Navigation. 2012. Vol. 65. No. 01. P. 15–28.
16. Abdulrahim K., Hide C., Moore T., and Hill C. Aiding MEMS IMU with building heading for indoor pedestrian navigation. Ubiquitous Positioning Indoor Navigation and Location Based Service (UPINLBS). 2010. P. 1–6.
Рецензия
Для цитирования:
Кроненветт Н., Руппельт Я., Троммер Г. Прецизионное позиционирование пешехода в помещении на основе контроля за стадиями его походки. Гироскопия и навигация. 2017;25(1):33-48. https://doi.org/10.17285/0869-7035.2017.25.1.033-048
For citation:
Kronenwett N., Ruppelt J., Trommer G. Motion Monitoring based on a Finite State Machine for Precise Indoor Localization. Giroskopiya i Navigatsiya. 2017;25(1):33-48. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.2017.25.1.033-048
Просмотров:
8
Послать статью по эл. почте 