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研究生:劉建良
研究生(外文):Jian-liang Liu
論文名稱:感測器於個人定位之步行分析與應用
論文名稱(外文):Pedestrian motion analysis and application in personal location
指導教授:高維文
指導教授(外文):Wei-Wen Kao
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:室內行人定位感測器量測數據處理方位推估
外文關鍵詞:sensorpedestrian navigation systemmeasurement processing methodDead-Reckoning
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近年來,室內行人定位逐漸發展起來,大多是使用感測器量測人類運動物理量推得每個時間的所在位置,因此除了感測器原有的性能指標外,量測數據處理也扮演著相當重要的角色。本論文首先分析人體步行運動的特性,接著藉由這些特性提出幾個數據處理方法來校正慣性感測器的誤差,誤差來源是感測器的發散飄移現象以及偏移量。
為驗證數據處理方法的有效性,本論文先針對加速儀、陀螺儀與氣壓計分別作量測實驗,確定方法校正有效果,最後再分別結合加速儀+陀螺儀以及加速儀+陀螺儀+氣壓計實現室內平面以及立體空間的方位推估。
For the location determination of persons in indoor environments, a variety of systems have been developed in recent years. These systems utilized accelerometers , gyroscopes and barometer in order to determine distance , heading and height. The performance of the pedestrian navigation system (PNS) depends on not only the accuracy of the sensors but also the measurement processing methods. This thesis proposed some effective methods to correct measurement data from accelerometer and gyroscope. Characteristics of human walking motions are analyzed by using the raw sensor data, and several signal processing methods for different sensors based on human motion characteristics are proposed to correct the errors resulting from sensor drift and biases.
The 2D and 3D walking test is preformed using the implemented system consists of a 3-axes accelerometer, an 1-axis gyroscope, a barometer and a microprocessor. The results of walking test confirmed the proposed processing methods.
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 文獻回顧 2
1.4論文架構 3
第二章 定位系統架構 4
2.1 定位系統平台 4
2.2 感測器工作原理 6
2.2.1加速儀(Accelerometer) 6
2.2.2陀螺儀(Gyroscope) 11
2.2.3氣壓計(Barometer) 13
2.3 實驗硬體架構平台 14
2.3.1 YZ_PIC_PROTO 14
2.3.2 FreeWave無線數據機 15
2.4 人類步行運動分析 16
2.4.1步伐分析 16
2.4.2加速儀訊號與步伐運動之間的關係 18
第三章 感測器校準法則 21
3.1 感測器誤差分析 21
3.1.1慣性感測器誤差分析 21
3.1.2感測器靜態測試誤差分析 22
3.2 感測器校正方法 27
3.2.1加速儀偏移量的校正 27
3.2.2加速儀飄移發散現象的抑制 27
3.2.3加速儀步伐大小的校正 30
3.2.4加速儀訊號處理程序 33
3.2.5陀螺儀比例因子與偏移量的校正 34
3.2.6陀螺儀訊號處理程序 37
第四章 定位法則與訊號處理 38
4.1 方位推估介紹 38
4.1.1二維方位推估法 38
4.1.2三維方位推估法 40
4.2 方位推估誤差分析 40
4.3 步行訊號分析與訊號處理 41
4.3.1步行訊號頻譜分析 41
4.3.2一階簡易型低通濾波器 43
4.3.3數位低通濾波器 44
4.4感測器整合與方位推估之處理程序 45
第五章 實驗與結果 47
5.1 加速儀直線距離與步伐數量測實驗 47
5.2 陀螺儀轉彎角度量測實驗 49
5.3 氣壓計高度量測實驗 51
5.4 平面步行軌跡方位推估實驗 54
5.5 立體步行軌跡方位推估實驗 60
5.6 實驗討論 63
第六章 未來與展望 64
6.1 實驗結論 64
6.2 建議 65
6.3 未來展望 66
參考文獻 67
附錄 70
附錄一、加速儀實驗校正結果 70
作者簡介 73
[1]Seong Yun Cho, Chan Gook Park and Gyu In Jee,“Measurement System of Walking Distance Using Low-Cost Accelerometers”, The 4th Asian Control Conference(ASCC), 25-27 Sept. 2002.
[2]Koichi Sagawa, Hikaru Inooka and Yutaka Satoh,“Non-restricted measurement of walking distance”, IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics. Volume 3, Page(s): 1847-1852, 8-11 Oct. 2000.
[3]Koichi Sagawa, Tadashi Ishihara, Atsushi Ina and Hikaru Inooka,“Classification of Human Moving Patterns Using Air Pressure and Acceleration”, Proceedings of the 24th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. Volume 2, Page(s): 1214-1219, 31 Aug. - 4 Sept. 1998.
[4]H.-J. Jang, J.W. Kim and D.-H. Hwang,“Robust step detection method for pedestrian navigation system”, Electronics Letters. Volume 43, Issue 14, 5 July 2007.
[5]Seon-Woo Lee and Mase K. ,“Recognition of Walking Behaviors for Pedestrian Navigation”, Proceedings of the IEEE International Conference on Control Applications, Page(s): 1152-1155, 5-7 Sept. 2001.
[6]Jeong Won Kim, Han Jin Jang, Dong-Hwan Hwang and Chansik Park,“A Step, Stride and Heading Determination for the Pedestrian Navigation System”, Journal of Global Positioning System, Volume 3, No.1-2: 273-279, 2004.
[7]G. Retscher,“Location Determination in Indoor Environments for Pedestrian Navigation”, IEEE/ION Position, Location, and Navigation Symposium, Page(s): 547-555, 25-27 April, 2006.
[8]Arikawa M. and Konomi S. , Ohnishi K. ,“Navitime:Supporting Pedestrian Navigation in the Real World”, IEEE, Pervasive Computing, Volume 6, Issue 3, Page(s): 21-29, July-Sept. 2007.
[9]Gunther Retscher,“Test and Integration of Location Sensors for a Multi-sensor Personal Navigation“, The Journal of Navigation, Volume 60, Issue 1, Page(s): 107-117, Jan. 2007.
[10]Lauro Ojeda and Johann Borenstein,“Non-GPS Navigation for Emergency Responders”, International Joint Topical Meeting: “Sharing Solutions for Emergencies and Hazardous Environments,” February 12-15, 2006, Salt Lake City, Utah, USA, February, 2006.
[11]Rommanee Jirawimut, Piotr Ptasinski, Vanja Garaj, Franjo Cecelja and Wamadeva Balachandran,“A Method for Dead Reckoning Parameter Correction in Pedestrian Navigation System”, Proceedings of the 18th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference, Volume 3, Page(s): 209-215, 21-23 May 2001.
[12]Microchip,“PIC18FXX2 Data Sheet”, http://www.microchip.com/
[13]Panasonic,“EWTS98PA21(EWTZKP-P) Data sheet”, October, 2007.
[14]Kionix,“KXR94-2353 specifications”, http://www.kionix.com, August, 2007.
[15]VTI,“SCP1000 Series specifications”, http://www.vti.fi , 2006.
[16]Jack Cartinhour,“Digital Signal Processing: An Overview of Basic Principles”, Prentice Hall, 1999.
[17]高維文(1995),地面車輛定位及導航系統,行政院國科會專題研究計畫,台灣工業技術學院機械系,台北。
[18]姜嘉瑞(1997),GPS與INS整合之三維定位系統研究,碩士論文,台灣工業技術學院機械工程技術研究所,台北。
[19]林煜銘(2000),載波相位車輛動態控制之實現,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
[20]劉千豪(2001),以網際網路為介面之遠端即時控制系統整合,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
[21]王淑惠(2004),人類步態轉換過程下肢運動學因子及機械能的探討,碩士論文,成功大學醫學工程研究所,台南。
[22]黃俊凱(2005),微機電感測器於地面車輛定位系統之應用,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
[23]黃坤祥(2005),GPS虛擬距離與加速儀之卡門濾波整合定位,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
[24]黃良吉(2006),GPS與感測器整合於三維地面車輛定位之應用,碩士論文,台灣科技大學機械工程研究所,台北。
[25]萬永革(2007),數字信號處理的Matlab實現,科學出版社,北京。
[26]具再熙(2007),數位訊號處理─使用Matlab,儒林圖書公司,台北。
[27]蒙以正(2006),數位信號處理─應用MATLAB,旗標出版股份有限公司,台北。
[28]紀偉民,高齡者動作分析實驗─動作分析、步行時動態足底壓力分析。
[29]沈聖智(2006),陳永裕,張祥傑,余仁淵,王士豪,微型慣性導航系統,機械工業雜誌285期。
[30]林軒立,張祥傑,陳永裕,陳其亮(2005),微慣性感測元件於運動定位之訊號分析與處理,機械工業雜誌。
[31]王聖凱,鄭家誠(2005),利用不連續波轉移函數法測定熱氣泡式加速規運動方式運用於運動滑鼠研究開發,國立台北科技大學冷凍空調工程系,大四專題實務成果發表,台北。
[32]林永欽(2003),利用視訊壓縮資料進行人體步伐分析,碩士論文,中華大學資訊工程學系,新竹。
[33]田志強(2006),全方向性之人類步伐辨識,碩士論文,中華大學資訊工程學系,新竹。
[34]黃興閎(2006),感測器於實車碰撞測試之應用,車輛研測資訊。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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