| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6页 |
| 第一章 绪论 | 第10-18页 |
| 1.1 背景与意义 | 第10-11页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第11-13页 |
| 1.2.1 MEMS传感器的研究现状 | 第11页 |
| 1.2.2 姿态测量的研究现状 | 第11-13页 |
| 1.2.3 数据融合算法的研究现状 | 第13页 |
| 1.3 室内导航简介 | 第13-14页 |
| 1.4 主要内容与设计指标 | 第14-15页 |
| 1.4.1 主要内容 | 第14页 |
| 1.4.2 设计要求和指标 | 第14-15页 |
| 1.5 论文工作内容安排 | 第15-18页 |
| 第二章 姿态解算与数据融合的基本原理 | 第18-38页 |
| 2.1 室内导航航向与姿态的关系 | 第18页 |
| 2.2 姿态的表示方法 | 第18-23页 |
| 2.2.1 地理坐标系和载体坐标系 | 第18-19页 |
| 2.2.2 旋转矩阵、欧拉角与四元数的基本知识 | 第19-21页 |
| 2.2.3 旋转矩阵、欧拉角与四元数的相互转化 | 第21-23页 |
| 2.3 由MEMS传感器数据计算姿态 | 第23-26页 |
| 2.3.1 加速度传感器计算姿态的原理及缺点 | 第23-24页 |
| 2.3.2 磁力计计算姿态的原理及缺点 | 第24-25页 |
| 2.3.3 陀螺仪计算姿态的原理及缺点 | 第25-26页 |
| 2.4 常见的数据融合算法 | 第26-32页 |
| 2.4.1 互补滤波简介 | 第26-27页 |
| 2.4.2 梯度下降法简介 | 第27-29页 |
| 2.4.3 卡尔曼滤波算法 | 第29-30页 |
| 2.4.4 扩展卡尔曼滤波算法 | 第30-32页 |
| 2.5 无迹卡尔曼滤波 | 第32-35页 |
| 2.5.1 无迹变换(UT变换) | 第32-34页 |
| 2.5.2 UKF滤波算法实现 | 第34-35页 |
| 2.6 UKF在姿态解算领域需要解决的问题 | 第35页 |
| 2.7 PDR技术原理 | 第35-36页 |
| 2.8 本章小结 | 第36-38页 |
| 第三章 UKF姿态更新算与据融合算法设计 | 第38-52页 |
| 3.1 MEMS测姿模型下UKF性能的分析与优化方法 | 第38-41页 |
| 3.1.1 影响UKF性能的主要因素分析 | 第38-39页 |
| 3.1.2 系统模型简化 | 第39-40页 |
| 3.1.3 误差自适应算法优化 | 第40页 |
| 3.1.4 误差协方差正定化 | 第40-41页 |
| 3.2 姿态解算与数据融合算法设计 | 第41-46页 |
| 3.2.1 初始姿态 | 第41-42页 |
| 3.2.2 状态方程 | 第42-43页 |
| 3.2.3 观测方程 | 第43-44页 |
| 3.2.4 UKF数据融合算法流程 | 第44-46页 |
| 3.3 双通道UKF组合定姿系统设计 | 第46-47页 |
| 3.4 行人航迹推算的方法 | 第47-49页 |
| 3.4.1 步频判定 | 第47-48页 |
| 3.4.2 步长分析 | 第48-49页 |
| 3.4.3 航向角与位移计算 | 第49页 |
| 3.5 本章小结 | 第49-52页 |
| 第四章 姿态测量与PDR应用系统的软硬件设计 | 第52-68页 |
| 4.1 组合测姿系统总体设计方案 | 第52页 |
| 4.2 组合测姿系统硬件设计 | 第52-55页 |
| 4.2.1 电源模块电路设计 | 第53页 |
| 4.2.2 传感器电路设计 | 第53页 |
| 4.2.3 微控制器电路图 | 第53-54页 |
| 4.2.4 PCB布局布线 | 第54-55页 |
| 4.3 组合侧姿系统软件设计 | 第55-64页 |
| 4.3.1 传感器校准 | 第56-58页 |
| 4.3.2 传感器配置与数据读取 | 第58-60页 |
| 4.3.3 微控制器操作系统 | 第60-61页 |
| 4.3.4 蓝牙模块 | 第61页 |
| 4.3.5 主机数据接收模块 | 第61-62页 |
| 4.3.6 姿态解算与数据融合模块 | 第62-64页 |
| 4.4 基于PDR算法的室内导航系统设计 | 第64-66页 |
| 4.4.1 PDR应用模块 | 第64-65页 |
| 4.4.2 步频检测模块 | 第65-66页 |
| 4.5 本章小结 | 第66-68页 |
| 第五章 测试实验与性能分析 | 第68-76页 |
| 5.1 实验设备与平台 | 第68-69页 |
| 5.2 测试方案设计 | 第69页 |
| 5.3 组合定姿系统精度测试与分析 | 第69-75页 |
| 5.3.1 静态性能测试结果与分析 | 第69-71页 |
| 5.3.2 动态性能测试结果与分析 | 第71-73页 |
| 5.3.3 抗干扰测试与分析 | 第73-74页 |
| 5.3.4 PDR应用测试与分析 | 第74-75页 |
| 5.4 本章小结 | 第75-76页 |
| 第六章 总结与展望 | 第76-78页 |
| 6.1 总结 | 第76页 |
| 6.2 展望 | 第76-78页 |
| 致谢 | 第78-80页 |
| 参考文献 | 第80-84页 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 | 第84页 |