惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS)是建立在牛顿第二定律上的， 当物体不受外力时，物体将以一个恒定的速度进行匀速直线运动，而当物体受 到外力影响时，会产生一个加速度使其当前的运动状态不断地发生改变。每一 个惯性导航系统都集成了一个三轴加速度计和一个陀螺仪，载体在惯性参考系 下的角速度用陀螺仪来测量，在三个方向的加速度用加速度计来测量，最后通

过对加速度的连续积分就可以得到载体的速度和位置的变化。惯性导航系统具 备短时导航精度高、完全的独立自主，且在工作过程中不需要与外界进行信息 交换。因而整个系统不受外界环境的和天气的干扰，在全球范围内进行三维定 位[9]。惯性导航在军事上也有十分广泛的应用，从火箭，导弹，飞机到舰艇，处 处 都 有 惯 性 导 航 。 平 台 式 惯 性 导 航 系 统 （ Plantform Inertial Navigation System ,PINS)和捷联式惯性导航系统（Strap-down Inertial Navigation System， SINS）是同时发展起来的，但是伴随着微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS)的迅速发展，由于 MEMS 传感器采用精密的微型机械集成电路 加工工艺[10]，MEMS 传感器重量轻，体积小，功耗低，而且成本廉，便于大规 模的应用，因此捷联式惯性导航成为现代惯性导航系统研究和应用的主流。

伴随着万物互联和大数据时代的来临，人们对位置大数据的需求量越来越 大。因此，如何获得人们在室内的位置信息引起了人们的强烈关注，近些年来， 室内定位技术成为了研究的热点。

1.2 研究意义

本文的研究意义如下：

（1）介绍了基于 MEMS 传感器的室内行人航位推算模型的整体框架。

（2）阐述了惯性导航的基本原理，为实现行人航位的推算提供理论基础。

（3）提供了四种零速检测的方法，可以真实地检测出行人的零速时刻。

（4）介绍了卡尔曼滤波算法的基本理论，提供了一种有效的控制误差积累的方 法。

1.3 研究现状

1.4 结构安排

本文共有五章，具体的章节安排如下： 第一章，绪论。主要介绍本文的选题背景意义和关于现在行人航位推算技

术的发展现状，分析现有的研究方法和存在的问题。最后，给出本文的研究意 义和安排。

第二章，惯性导航系统的基本理论。介绍常用的惯性坐标，坐标系之间的 转换和进行姿态更新的几种算法，包括方向余弦，欧拉角和四元数。并且对惯 性导航的导航方程和误差方程进行了详细地介绍。来!自~751论-文|网www.751com.cn

第三章，分析采用零速检测算法的必要性来介绍零速检测算法。通过几组 实验验证所选的滑动窗口大小的合理性，设计卡尔曼滤波算法。

第四章，介绍本文的实验情况。通过对比的方法进行零速检测算法及卡尔 曼滤波算法的性能的实验，并对实验结果进行分析。

第五章，总结与展望。总结了本文的主要内容，并根据实验的结果，指出 研究内容的不足和改进方向。