Academic Journal
Навигация пешехода с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), установленной на стопе
| Title: | Навигация пешехода с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), установленной на стопе |
|---|---|
| Source: | Российский журнал биомеханики. |
| Publisher Information: | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет», 2015. |
| Publication Year: | 2015 |
| Subject Terms: | НАВИГАЦИЯ ПЕШЕХОДА,PEDESTRIAN NAVIGATION,БЕСПЛАТФОРМЕННЫЕ ИНЕРЦИАЛЬНЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ,КОРРЕКЦИЯ ПО НУЛЕВОЙ СКОРОСТИ,ZERO VELOCITY UPDATE,UNSCENTED KALMAN FILTER,SINS |
| Description: | Целью работы является исследование метода определения местоположения пешехода в пространстве с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС) на микроэлектронных механических сенсорах. Данный метод эффективен для применения в помещениях и в других местах, где отсутствует сигнал GPS. Координаты вычисляются интегрированием модельных уравнений БИНС. Основная проблема метода «уход» координат из-за низкой точности используемых в БИНС микромеханических акселерометров и датчиков угловой скорости. Чтобы компенсировать накопление ошибок, метод интегрирования дополняется технологией коррекции по нулевой скорости ( zero velocity update ). Для этого БИНС крепится на стопе. Движение стопы можно разделить на две фазы: фаза опоры и фаза переноса. На фазе опоры, где БИНС считается неподвижной, можно уточнить координаты и ориентацию, используя информацию о равенстве нулю линейной скорости чувствительной массы БИНС. Особенностью данной работы является применение при коррекции «сигма-точечного» (« unscented ») варианта фильтра Калмана, что способствует повышению точности при выходе ошибок навигации из линейной зоны. Приведены результаты моделирования и обработки экспериментов. Траектория стопы в имитационной модели и в экспериментах представляет собой квадрат. В экспериментах используется блок инерциальных датчиков ADIS 16405 производства компании Analog Devices. Результаты можно оценить как обнадеживающие. Возможно, использование описанной технологии позволит строить кинограммы движения стопы человека без использования системы видеоанализа.The paper investigates an approach to pedestrian positioning with a strapdown inertial navigation system (SINS) based on microelectronic mechanical sensors. This approach is particularly urgent in the indoor applications where the GPS signal is unavailable. The position is calculated by integrating the navigation equations of SINS. The main problem with the approach is coordinates error drift caused by low accuracy of micromechanical accelerometers and gyros used in SINS. To compensate the cumulative error, integrating the navigation equations is complemented with the zero velocity update technology. To implement this technology, SINS is mounted on the foot of the pedestrian. The foot motion can be divided into two phases, i.e. the support phase and the transport phase. In the support phase where SINS is assumed to be immobile, the coordinates and orientation of SINS can be corrected using the information on its zero velocity. A novel technique for the discussed problem tried in this paper is application of the unscented Kalman filter. This filter provides better results than the extended Kalman filter when the system errors are far into the zone of nonlinearity. Results of both simulation and experiments are presented and discussed. The pedestrian trajectory in both cases is a rectangle. For the experiment, the inertial measurement unit ADIS16405 by the Analog Devices Company is used. The results can be estimated as encouraging. A possibility of applying this method to restore the sequence of frames for biomechanical analysis without a videoanalysis system can be seen. |
| Document Type: | Article |
| File Description: | text/html |
| Language: | Russian |
| ISSN: | 1812-5123 |
| Access URL: | http://cyberleninka.ru/article/n/navigatsiya-peshehoda-s-ispolzovaniem-besplatformennoy-inertsialnoy-navigatsionnoy-sistemy-bins-ustanovlennoy-na-stope http://cyberleninka.ru/article_covers/16455219.png |
| Accession Number: | edsair.od......2806..1c8df336823862dba60e9bfe9b1a43b8 |
| Database: | OpenAIRE |
| ISSN: | 18125123 |
|---|