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现如今,定位导航服务给人们的工作生活带来巨大的便利。例如:百度地图应用程序依据用户的实时位置信息,给用户提供公交换乘、汽车导航、附近服务相关信息等一系列的便利服务。因此,人们对定位导航服务的连续性和精确性的需求日益迫切。随着科技的发展以及生活方式的转变,人们工作生活的大量时间都是在大型建筑物的内部,例如:办公楼、图书馆、博物馆、购物商场等。在上述情况下,由于卫星信号的严重衰减,基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的定位精度很差甚至无法完成定位。如何在GNSS无法使用的情况下,提供人员的位置信息是一个迫切需要解决的问题。目前,主流的定位技术有:蓝牙定位技术、WiFi定位技术、超宽带(Ultra Wide Band,UWB)定位技术、射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)定位技术、人员位置推算(Pedestrian Dead-Reckoning,PDR)定位技术等。由于惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)器件的性价比不断提升、无需依赖外部其他设备等优势,基于PDR惯性导航定位技术逐步成为最有发展前景的定位技术之一。本论文主要针对基于PDR惯性导航定位技术中的关键技术和实现方法所涉及的难题进行了深入的研究。(1)基于低成本IMU的PDR导航定位中的关键技术研究。由于本文使用消费级IMU,导致惯性传感模块采集的人员运动的原始数据精度较低;人员的连续行走由每一个运动单步组合而成,步态的划分对PDR导航定位系统的精度有较大的影响;PDR导航定位系统的误差累积增长等因素都影响PDR导航定位系统的精度。本文首先对PDR导航定位系统中的关键技术,如:坐标系转换、零速率修正(Zero Velocity Updates,ZUPT)、卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)等进行研究。(2)PDR导航定位系统中的三个核心部分(步态检测、步长计算和方向估计)的研究。根据人员航迹推算原理,为了精确地对人员运动进行定位导航,需要获取人员运动的方向和距离。因此,本文对PDR系统中的步态检测、步长计算和方向估计的常用方法进行了深入研究,并设计相应的实验进行算法精度的验证,然后提出一种基于D-ZUPT点的步长计算算法。(3)基于PDR的人员室内定位系统设计研究。基于PDR的人员室内定位缺少比较成熟的实验平台,其导航定位精度受现实环境的影响较大。结合本文的研究成果和实际需求,本文完成了一种基于低成本的IMU设计和搭建用于人员室内定位的PDR系统,并在2016年EVAAL国际室内大赛中对PDR系统的可行性和有效性进行验证。