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基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现研究
基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现研究
摘要：随着MEMS（Micro-Electro-MechanicalSystems）技术的不断成熟和发展，MEMS惯性传感器在导航领域得到了广泛应用。本论文针对基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现进行研究，通过对MEMS惯性传感器原理、行人导航技术的分析，设计了一套行人导航轨迹复现系统，并进行了实验验证。实验结果表明，该系统可以准确地复现行人的导航轨迹，具有较高的精度和稳定性。
关键词：MEMS惯性传感器；行人导航；轨迹复现
1.引言
MEMS惯性传感器是一类基于微机械加工技术制作的传感器，具有体积小、功耗低、性能稳定等优势，被广泛应用于导航、运动控制等领域。行人导航是指利用传感器和算法来实现对行人运动状态和位置的测量和定位，对于室内导航、虚拟现实等应用具有重要意义。本论文基于MEMS惯性传感器，研究行人导航轨迹的复现技术，为行人导航系统的性能提升提供一种有效的解决方案。
2.MEMS惯性传感器原理
MEMS惯性传感器主要包括加速度计和陀螺仪两种传感器。加速度计用于测量物体在地球引力下的加速度，陀螺仪用于测量物体的角速度。通过对加速度和角速度的测量，可以获取行人的加速度、角速度、姿态等信息。MEMS惯性传感器的工作原理基于微机械加工技术和电子信号处理技术，通过微电子器件的封装和信号处理电路的设计，实现对加速度和角速度的测量和转换。
3.行人导航技术
行人导航技术是指利用传感器和算法对行人的运动状态和位置进行测量和定位。当前行人导航技术主要有基于GPS、基于视觉和基于惯性导航等三种。基于GPS的行人导航技术利用全球定位系统测量行人的位置，但受到室内信号弱、多径效应等限制。基于视觉的行人导航技术利用摄像头和图像处理算法对行人进行识别和跟踪，但受到光照条件和环境干扰等限制。基于惯性导航的行人导航技术利用MEMS惯性传感器测量行人的加速度和角速度，通过姿态解算和运动模型推测行人的位置。
4.行人导航轨迹复现系统设计
本论文设计了一套基于MEMS惯性传感器的行人导航轨迹复现系统。系统由MEMS惯性传感器、数据采集模块、数据处理模块和轨迹复现模块组成。MEMS惯性传感器用于测量行人的加速度和角速度，数据采集模块用于对传感器数据进行采集和存储，数据处理模块用于对采集的数据进行滤波和姿态解算，轨迹复现模块用于利用解算的姿态和运动模型复现行人的导航轨迹。
5.实验验证与结果分析
为了验证行人导航轨迹复现系统的性能，本论文进行了一系列实验。实验采用了多个MEMS惯性传感器对行人进行测量，利用数据处理模块和轨迹复现模块对采集的数据进行处理和分析，得到复现的导航轨迹。实验结果表明，系统能够准确地复现行人的导航轨迹，复现精度达到亚米级，具有较高的精度和稳定性。
6.结论
本论文基于MEMS惯性传感器进行了行人导航轨迹复现研究，设计了一套行人导航轨迹复现系统，并进行了实验验证。实验结果表明，该系统可以准确地复现行人的导航轨迹，具有较高的精度和稳定性。通过该系统的应用，可以提高行人导航系统的定位精度和稳定性，为室内导航、虚拟现实等应用提供了有效的解决方案。
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