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2.3. GPS失效条件下的导航方法 23
2.3.1. 步态相位检测 24
2.3.2. 零速修正中的卡尔曼滤波 25
2.4. 本章小结 26
3. 个人导航算法的软件设计 27
3.1. 个人导航主程序设计 27
3.2. 初始对准的程序设计 27
3.2.1. 初始姿态粗对准的程序设计 28
3.2.2. 精对准的程序设计 28
3.3. 捷联惯性导航算法的程序设计 29
3.3.1. 姿态解算的程序设计 30
3.3.2. 速度与位置解算的程序设计 31
3.4. 零速修正的程序设计 32
3.4.1. 步态相位检测 32
3.4.2. 卡尔曼滤波 33
3.5. 本章小结 34
4. 软件调试及导航性能分析 35
4.1. 惯性测量单元的简介及性能分析 35
4.2. GPS失效下导航方法的调试及性能分析 36
4.2.1. 步态相位检测的调试 36
4.2.2. 初始对准中的卡尔曼滤波性能 40
4.2.3. GPS失效下导航方法的调试及性能分析 42
4.3. 与GPS导航性能的对比分析 43
4.4. 本章小结 45
结 论 46
致 谢 47
参考文献 48
1. 绪论
个人导航是近年来新兴的一种导航定位技术，在航空、航天、航海等军事领域以及很多民用领域都得到了广泛的应用。本章首先介绍个人导航的基本概念，然后结合论文的研究背景介绍了论文的研究内容和意义。
1.1. 个人导航系统的概述
个人导航系统，又称为行人导航系统，即PNS（Personal/Pedestrian Navigation System），要求具有人员追踪功能和人员定位功能，适用人群主要为士兵、警察以及从事消防、抢险等高危险工作的安全人员，用以提供更高级别的安全保障。个人导航系统是具有极大应用价值的研究课题，可广泛应用于个人安全、交通、商务等领域[ ]。
从安全角度来看，个人导航系统可以帮助军队人员在森林中定位导航，有利于高空驾驶，也有利于人员搜救。从休闲和商业角度来看，个人导航系统可以帮助用户在陌生环境中实时定位并导航，使交通运输更为安全快捷，进而优化对时间、资源以及能量的使用[ ]。个人导航系统可单独实现定位与导航的功能，可应用于商业服务以及公众服务。因此成为北美、东亚以及欧洲众多高校和科研院所研究的重点与热点，并取得了较大进展。
现有的个人导航系统一般采用全球卫星导航定位系统（GPS、GLONASS、GALILEO、BD）、惯性导航（包括惯性导航INS、航位推算导航DR）、地磁导航、匹配导航（地图匹配）等相结合的方式[ ]。
1) 卫星定位导航是一种天基无线电导航系统，它能够在全球范围为多个用户全天候、实时、连续地提供高精度三文位置、速度及时间信息。卫星导航可能存在的问题为GPS不能保证安全、连续、精确、可靠的导航，在高纬度地区常出现盲区。
2) 惯性导航系统，即INS（Inertial Navigation System），是一种自主的、不对外辐射信号、不受外界干扰的导航系统。惯性导航的优点是隐蔽性好，与外界不发生任何光、电磁联系；可用性强，工作不受气象条件的限制；自主性好，完全依靠运动载体设备自主完成导航任务。但是，惯性导航的缺点在于系统精度主要取决于惯性测量元件，导航参数的误差随时间积累，不适宜长时间导航。
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