室内定位与导航在军事单兵系统、消防定位和大型场馆引导领域都拥有非常大的需求,由于GNSS导航在复杂的室内环境下会出现衰减、多径等问题,并且基于基站的室内定位存在着成本高、自主性差的现状,因此针对行人的基于低成本MEMS惯性传感器的行人航位推算(Personal Dead-reckoning,PDR)导航系统成为该领域的研究热点。在调研了国内外室内定位领域的研究与分析了多次的室内定位实验后,本文以捷联惯性导航原理为基础,设计了室内行人自主定位算法并实现了该算法实时地解算行人位置,该系统模块佩戴于行人脚部,可以完成在室内环境中行人所在位置的实时定位。具体而言本文中主要完成的工作有以下几方面。首先,针对室内行人定位系统对精度、实时性和结构大小等方面的要求,本文对行人自主定位系统做了完整的设计。低成本的MEMS惯性传感器会存在确定性偏差与随机噪声,为此对加速度计、陀螺仪误差来源进行了分析,并建立了相应的误差模型,通过角速度率实验、六位置静态标定实验、温度标定实验确定出模型中参数,最后提出了传感器的误差补偿方法,在传感器处于不同温度时使用温度标定结果对陀螺仪零偏、刻度因子进行补偿,从一定程度上抑制了系统偏航角的漂移。其次,通过对行人行为感知的理解,将行人迈步阶段分为静止区间与非静止区间,采取了一种广义的似然率检测方法来检测行人零速区间,提高了分辨行人不同迈步区间的能力,为零速度修正算法打好了基础。然后,采用了基于梯度的姿态更新算法融合了加速度计、陀螺仪、磁力计的信息,来实现对行人姿态的更新,与卡尔曼滤波器融合多传感器信息方法相比该算法以更小的计算量、更低的采样频率获得更好的融合性能,为实现该系统的实时化提供了有力条件。该系统的优势在于使用一种称为“零速度更新(ZUPT)”的技术,相比于传统的惯性导航这几乎消除了加速度计漂移的不良影响,并且使系统适用于如正常行走、跑步、上下楼梯等步态。最后,通过设计了室内环境下多次的实验,分析并验证了行人自主定位算法的正确性及可行性,并完成了行人自主定位系统的验证,实现了实时采集、解算传感器信息并将定位结果发送至显示终端的基本功能。