Разработка алгоритмов инерциальной навигационной системы с учетом особенностей походки человека
Аннотация
Представлен новый способ коррекции по скорости инерциальной навигационной системы (ИНС) для автономной пешеходной навигации, в которой используется инерциальный измерительный модуль (ИИМ), закрепленный на теле пешехода. Предложено использовать кинетическую модель походки человека при формировании так называемого виртуального датчика скорости. Показано, как знание динамики ошибок ИНС и модели движения человека помогают ограничить рост погрешностей при вычислении горизонтальных составляющих скорости и углов наклона в ИНС. Алгоритм обработки основан на фильтре Калмана и может быть использован в реальном времени для реализации в пешеходных навигационных системах, содержащих ИИМ с тремя гиро-скопами и с тремя акселерометрами. Исследованы точностные характеристики алгоритма с использованием экспериментальных данных движения человека в закрытых помещениях.
Статья по докладу на XVII Санкт-Петербургской международной конференции по инерциальным навигационным системам.
Об авторах
П. Дэвидсон
Технический университет Тампере
Финляндия
Финляндия
Дэвидсон Павел, магистр наук, научный сотрудник.
Я. Такала
Технический университет Тампере
Финляндия
Финляндия
Такала Ярмо, профессор.
Список литературы
1. Stirling, R., Development of a Pedestrian Navigation System Using Shoe Mounted Sensors, MSc thesis, University of Alberta, 2004.
2. Ladetto, Q., On Foot Navigation: Continuous Step Calibration Using Both Complementary Recursive Prediction and Adaptive Kalman Filtering, in Proceedings of ION GPS conference, 2000.
3. Ladetto, Q. and Merminod, B., Digital Magnetic Compass and Gyroscope Integration for Pedestrian Navigation, 9th St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, St-Petersburg, 27-29 May 9, 2002.
4. Leppakoski, H., Käppi, J., Syrjarinne, J., and Takala, J., Error Analysis of Step Length Estimation in Pedestrian Dead Reckoning, in Proceedings of ION GPS, Portland, OR, September 24 -27, 2002.
5. Matthews, C., Ketema, Y., Gebre-Egziabher, D., and Schwartz, M., In-Situ Step Size Estimation Using a Kinetic Model of Human Gait, in Proceedings of ION GNSS, Portland, OR, September 21-24, 2010.
6. Ashkenazy, Y., Hausdorf, J., Ivanov, P., and Stanley, E., A Stochastic Model of Human Gait Dynamics, Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications, vol. 316, no. 1-4, December 2002.
7. Cui, Y. and Ariyur, K.B., Bounding Inertial Drift With Human Gait Dynamics for Personal Navigation, IEEE International Systems Conference, 2011.
8. Farrell, J. and Barth, M., The Global Positioning System and Inertial Navigation, McGraw-Hill, 1999.
9. Salychev, O., Applied Inertial Navigation: Problems and Solutions, Moscow: BMSTU Press, 2004.
10. Titterton, D. and Weston, J., Strapdown Inertial Navigation Technology, IET, The Institution of Engineering and Technology, 2004.
11. Jahn, J., Batzer, U., Seitz, J., Patino-Studencka, L., and Boronat, J., Comparison and Evaluation of Acceleration Based Step Length Estimators for Handheld Devices, International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation, Zürich, Switzerland, 15-17 September 2010.
12. VTI Technologies Oy, “SCC1300 gyroscope” datasheet, http://www.vti.fi/en
13. Savage, P.G., Strapdown Inertial Navigation Integration Algorithm Design Part I: Attitude algorithms, J. of Guidance, Control, and Dynamics, 1998, vol. 21, no. 1, pp. 19--28.
14. Savage, P.G., Strapdown Inertial Navigation Integration Algorithm Design Part II: Velocity and position algorithms, J. of Guidance, Control, and Dynamics, 1998, vol. 21, no. 2, pp. 208--221.
Рецензия
Для цитирования:
Дэвидсон П., Такала Я. Разработка алгоритмов инерциальной навигационной системы с учетом особенностей походки человека. Гироскопия и навигация. 2013;21(1):86-94.
Просмотров:
24
JATS XML
Послать статью по эл. почте 