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惯性导航在室内定位中的优势与劣势

归档日期:06-24       文本归类:惯性导航      文章编辑:爱尚语录

  假如室内能清晰的收到GPS信号,这个问题就不会令那么多所谓的科学家、研究人员感到头疼了。

  进入正题,首先惯性导航主要依赖于两个传感器,和通过传感器计算出三个参数:

  假定此时的位置为P(x0,y0),当我们向前迈出一步后,相信大家都很容易推出下个位置P(x1,y1):

  当然,理想是很美好的,实际上我们在导航的过程会遇到第一个问题就是传感器的误差。

  误差是无法避免的,我们的传感器可以做到高精度,但是再高的精度也无法避免产生误差,算法在一定程度上可以弥补这些差距,但算法并不是万能的。千里之堤溃于蚁穴,误差积累到一定程度就会产生极大的影响。

  传感器的自身误差是一方面,另一方面就要考虑到环境的影响。举个例子来说就是强磁场干扰,我们手机的磁场传感器随时会受到各类电子仪器,巨型铁块(例如:电梯)的干扰,在这种情况下,方向A将变得及其不稳定。还有人在行走过程中手臂的摆动会对加速度产生影响,这可不是简单滤波就可以消除的。

  还有一个难点在于步长L的推算,人是非常有个性的生物,多么有个性呢?不同的人,不同的环境,不同的着装,走出来的步伐都不尽相同,说白了就是没有一个很好的推算公式来模拟人的步长,当然这也就造成了误差。

  然而我们会看到一些论文,会说他们设计的惯性系统的精度在1%以下,实际上仔细看的话,他们的实验场景往往局限在极小的范围内,时间跨度也很短暂。想象一下你出门陪女朋友逛街,可能在某个大型商场中一逛就是好几个小时,这时候惯导早就偏到天边去了,这也就是现在的商业场景中,没有哪个纯惯导系统能获得成功的原因(事实上,没有也没有其他算法能做到高精度,低成本的室内定位,不然早推广到全球了)。

  假设传感器没有一丝误差,环境也对传感器也不产生一丝影响,这时候误差依旧存在。因为人就是一个误差生成器,我们在行进的过程中,手机或者在口袋中跳跃,又或者握在手中随身体摆动,我们没法做到每个动作都像机器人一样准确,动作中大量多余的信息同样会误导算法的计算。

  由此可见,惯性导航是一个误差不断累计的系统,而且系统自身还不具备自我纠正的能力。所以你就应该明白开头为什么我会说纯惯导不适合导航了。

  光顾着讲惯性导航的劣势了那么来说说它的优点,由于惯导计算十分简单,同时不需要外部器械辅助,使得惯导成为了室内定位的一个非常好的辅助系统,在惯导的基础之上,我们引入WI-FI,蓝牙或者其他辅助手段来不断纠正惯导的误差,使得每隔一段时间我们就能减小累计误差,在多次迭代的过程中达到一个平衡,最终使得定位更加精准。因此如果是作为辅助系统来说,惯导绝对是不二之选。

  最后总结一下:惯性导航由于误差累计而且缺乏自我纠偏的手段,无法独立作为导航手段,但是却可以作为室内定位最好的辅助手段,是一种非常棒的辅助定位技术。另外,通过各类算法辅助,在短距离内惯导还是能够达到相当不错的精准度的。

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  jjwwwww:[reply]weixin_44817579[/reply] 简单来说就是对应不同的位置进行磁场采集,利用粒子滤波器来对采集数据进行匹配,找到最可能的位置,具体实现你可以参考一些论文。我之前做过感觉磁场定位问题太多了,并不太实用。

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