Odhad polohy chodce založený na detekci kroku z inerciálních měření

Abstract

Tato práce představuje a implementuje metody detekce kroku a odhadu vzdálenosti, založené na měřeních akcelerometru. Dále popisuje způsoby odhadu směru kroku, ke kterým je využito dalších inerciálních měření z gyroskopu a magnetometru. Spojením všech těchto metod vytváří ucelený odhad polohy chodce. Poté ukazuje algoritmus, který umožňuje zjistit obecnou orientaci zařízení a s touto znalostí získat lineární zrychlení. K ověření funkčnosti implementovaných algoritmů byla provedena měření, která ukazují na očekávané nedokonalosti senzorů při využití samostatného nekompenzovaného gyroskopu nebo magnetometru k odhadu směru. Bylo ověřeno, že systém dokáže být krátkodobě až střednědobě stabilní při fúzi dat kalibrovaného gyroskopu a magnetometru. Pro dlouhodobé využívání není systém vhodné samostatně používat.

This thesis introduces and implements step detection algorithms and methods for step length estimation based on accelerometer measurements. Next, it describes the heading estimation based on other inertial measurements from a gyroscope and a~magnetometer. Combining all these methods creates a comprehensive estimate of the pedestrian's position. Then an algorithm is described that allows us to determine the device's general orientation and obtain linear acceleration from this knowledge. Measurements were taken to verify the functionality of implemented algorithms. They pointed to expected imperfect sensor behavior if an uncalibrated gyroscope and magnetometer were used to estimate position. It has been verified that the system can be stable in the short to medium term when fusing calibrated gyroscope and magnetometer data. It is not suitable to use the system alone for long-term use.