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基于人体运动传感的个人定位方法及系统实现

作 者: 王嘉锋
导 师: 项志宇
学 校: 浙江大学
专 业: 信息与通信工程
关键词: 人体运动传感 个人定位 嵌入式系统 步频 步长
分类号: TN95
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 22次
引 用: 0次
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内容摘要


导航与定位技术是现代社会的重要支撑性基础技术之一,由于其独特的高精度,自动化,高效率的特点,在我们日常的工作,生活,休闲有着广泛的应用前景。和交通工具等的导航定位不同,个人导航定位的应用具有使用环境复杂多变,运动方式多变的特点,给现有定位技术带来了巨大的挑战。比如对公安、消防、紧急搜救等应急响应人员来说,可能会在室内、高楼林立的社区、森林等复杂野外现场从事相关工作。而这些地区往往无法接收到可靠的GPS定位信号,由此降低了工作效率。因此迫切需要一种能够弥补GPS缺点的新的个人定位方法。本文提出了一种基于人体运动传感的个人定位方法。通过携带在人体腰部的嵌入式传感装置获取人体运动时的三轴加速度和角速度等信息,由此获得相应的运动状态和步频。在此基础上通过所提出的人体运动模型获取运动步长。结合步数、步长以及方向改变等信息就可以获得人体的定位。实验结果验证了所提方法的有效性。根据个人定位的实际使用要求,本文基于如上所提的个人定位方法设计了一套个人定位的嵌入式实验装置。本装置采用ARM9作为微处理器,包括外围传感装置模块,GPS定位信息装置模块,定位结果输出装置模块,信息处理与数据存储装置模块等。本文对系统硬件和软件进行了设计与调试,搭建了基于Linux平台的运行环境。最后,基于所搭建的硬件平台,对于前面章节提出的算法进行系统实验。通过设计后验实验与实时实验对距离推算算法进行了测试,另外对于航向确定算法也进行了实验测试。实验结果表明,本文所提出的基于人体运动传感的个人定位方法和装置,能有效地实现使用者在GPS定位信号缺失环境下的可靠定位,具有携带轻便,使用方便,环境适应性好的优点。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
英文摘要  6-8
目录  8-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 课题研究背景  10
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  10-16
    1.2.1 非运动传感定位技术  11-14
    1.2.2 运动传感定位技术  14-16
  1.3 课题主要路线与技术内容  16-17
第2章 基于运动传感的个人定位方法研究  17-28
  2.1 运动传感定位技术现状概述  17-20
    2.1.1 人体运动模型  18-19
    2.1.2 神经网络训练法  19
    2.1.3 运动分类方法  19-20
  2.2 人体运动模型  20-24
  2.3 系统方案设计  24-27
    2.3.1 传感信息部分  25
    2.3.2 运动分类及定位部分  25-26
    2.3.3 数据误差修正部分  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 嵌入式平台的硬件设计与调试  28-55
  3.1 系统的主要功能以及需求  28
  3.2 系统设计方案  28-32
    3.2.1 嵌入式系统简介  29-30
    3.2.2 基于ARM9处理器硬件系统设计方案  30-32
  3.3 系统硬件平台实现  32-46
    3.3.1 信息处理与数据存储装置模块  32-36
    3.3.2 运动传感装置模块  36-40
    3.3.3 GPS及人工定位装置  40-42
    3.3.4 定位结果输出装置  42-44
    3.3.5 其他电路模块  44-46
  3.4 系统硬件调试  46-47
  3.5 系统软件设计与调试  47-54
    3.5.1 构建交义编译环境  48
    3.5.2 配置操作系统环境  48-51
    3.5.3 驱动程序设计  51-54
  3.6 本章小结  54-55
第4章 系统测试与算法实验  55-69
  4.1 系统测试  56-58
  4.2 算法实验结果  58-68
    4.2.1 计步实验结果  58-59
    4.2.2 行进距离推算结果  59-63
    4.2.3 行进方向实验结果  63-66
    4.2.4 行进中方向变化定位实验结果  66-68
  4.3 本章小结  68-69
第5章 总结与展望  69-71
  5.1 结论  69
  5.2 展望  69-71
参考文献  71-74
所参加的科研工作  74
在学期间所取得的科研成果  74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达
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