用單支MTw Awinda慣性測量單元在多層樓內實時跟蹤行人
意大利帕爾馬大學工程與建筑系物聯網實驗室聯合私企、多所國內外大學和各地研究所共同研究物聯網和智能系統。
定位和導航
物聯網實驗室的主要研究方向是定位和導航，在不同的環境條件下確定物體和設備的位置、跟蹤它們的移動，創造物聯網多種契機：基于位置的服務、訪問控制、行為監測、苛刻環境中的導航。
圖1，Xsens公司MTw Awinda慣性測量單元放置在腳部，用鞋帶固定。
目前市場上基于GPS的技術在室外應用良好，但是這些技術在市區內和室內環境中時，可靠性和精度大幅降低。我們實驗室的目標是開發方便易用、精確、可以在未知環境中定位跟蹤的系統。在目前我們考慮范圍內的技術里，基于慣性技術的導航是最有前途的。在理想狀態下，我們可以通過使用慣性傳感器（例如：加速度計和陀螺儀）記錄數據，并在任何環境中重建運動物體的軌跡，而這不需要依靠外部的基礎設施（在我們的研究中指的是光學動捕系統），也不依靠其他信號（例如：基于GPS的解決方案）。
遺憾的是在現實案例中，想要精確地跟蹤位置和方向是很難的，這是由于影響傳感器測量的噪聲導致的，噪聲可以導致數據漂移現象，讓系統長期處于不可靠狀態。因此，優秀的解決方案應當使用優質傳感器和針對項目而揀選的技術，以降低誤差，尤其是在傳感器數量有限、降低復雜度和壓縮成本時。
圖2，系統綜述：慣性測量單元放置在腳部，Xsens適配器與筆記本電腦相連。筆記本運行算法。行人兜里內裝手機，用于提供網絡連接和GPS參考。
行人的航位推測法（PDF）
在我們的科研項目里，我們開發出了一套行人航位推測系統，系統使用一支Xsens公司出品的MTw Awinda傳感器，傳感器放置在行人的鞋面上，作用是重建行人的三維運動軌跡。傳感器被鞋帶固定在鞋面上，采集的數據通過筆記本上的適配器傳輸到筆記本電腦里。筆記本上運行的MatLab軟件程序由Xsens公司提供的API生成，用于讀取和處理采集的數據。
每當系統檢測到支撐相時，系統就會計算出腳部的三維位移。修改版的ZUPT算法是由擺動相時傳感器記錄的線性加速度雙積分組成的，用途是計算水平運動。MTw內置的氣壓計的讀數可用于計算位移的垂直高度。如圖2所示。
獲取三維位置的過程是：先轉換經度、緯度和高度坐標系，然后用臨時執行的API程序把它們發送到網絡服務器。為了實現這個過程，行人兜里存放的手機負責提供上網。手機也用于接收GPS位置，目的是做對比。
網絡服務器記錄坐標系，用直觀的網絡界面輸出位置信息，通過這樣的方式，行人可以在筆記本上的地圖里看到自己的行進路線。
圖3，網絡界面實時監視估計的路徑。
測試是在意大利帕爾馬大學校園內完成的。網頁界面主要是由地圖和智能手機的GPS信息組成。地圖上藍色的路線是由慣性導航系統估計的，紅點代表GPS信號。此外，網頁界面還顯示了地北、多層樓的樓層估計，以及GPS的精度。
物聯網實驗室
意大利帕爾馬大學工程與建筑系物聯網實驗室聯合私企、多所國內外大學和各地研究所研究物聯網和智能系統。目前科研隊伍共有八名全職人員，他們是學院的教師、博士后、博士生和研究員并一同積極合作。物聯網實驗室目前研究的三大交織領域如下：
- 信號處理
- 現代通信與網絡
- 物聯網與智能系統
所有科研活動的主要原則就是跨學科性。我們實驗室發表的論文已在大量科學出版物上發表，有幾個論文還在國外先進的論壇上獲獎，實驗室目前擁有大型試驗臺（內置模塊超過一百五十個），包括眾多無線連接標準。
本實驗室采購的Xsens設備由北約科技組織出資購買，用于現代導航研發項目（用可穿戴生物傳感器和生理模型增強單兵作戰效率）的研究。
打印本文
關閉窗口