сложные и непредсказуемые движения. При решении задача разбива-
ется на несколько задач: определение направления движения; фильтра-
ция измерений азимутального угла и угловой скорости; определение
смещения продольной оси навигационного комплекса относитель-
но направления движения; повторяемость траектории; использование
различных сценариев движения носителя (быстрый поворот, возвра-
щение и т.д.); определение различных возмущений интегрированной
системы (смещение нуля и дрейф гироскопов, магнитные возмущения
компаса).
Определение направления движения
. Достаточно надежное реше-
ние этой задачи дает изучение физиологических особенностей поход-
ки человека. Например, в работе [2] рассматривается некий цикл ходь-
бы, т.е. интервал между двумя последовательными шагами (или уда-
рами) ноги. Цикл включает в себя два состояния: нога находится в
соприкосновении с полом и нога переносится на другое место. Центр
масс пешехода совершает при этом колебания в вертикальном напра-
влении: при ускорении движется вверх, а при торможении – вниз.
Торможение обусловлено связью центра масс с точкой контакта ноги
с землей, находящейся напротив центра масс. Интересно отметить [3],
что во время бега наблюдается обратная картина: при ускорении центр
масс движется вверх, а при торможении — вниз.
Анализируя график изменения ускорения, его характерных точек,
можно сделать вывод о направлении движения человека: вперед, на-
зад, влево, вправо. При этом необходимо обеспечить частоту съема
информации не менее 15 Гц [4]. На рис. 7 приведены графики измене-
ния горизонтальных и вертикальных ускорений при движении вперед
и назад.
При движении влево и вправо наблюдается аналогичная картина
в соответствующих измерительных каналах. Компас и/или гироскоп,
закрепленный на теле пешехода, обеспечивает информацию только о
его азимутальном угле, т.е. угле между направлением вперед и напра-
влением на север. Для того чтобы учесть в алгоритме движение назад,
к азимутальному углу просто прибавляют 180
◦
.
Специальные модели разработаны и испытаны для незрячих лю-
дей, так как их походка сильно отличается от походки обычного чело-
века.
Сглаживание измерений курсового угла
. Принципиальное отличие
магнитного компаса от гироскопа заключается в том, что компас опре-
деляет непосредственно азимут, а гироскоп — его угловую скорость
(после интегрирования — приращение угла). Непосредственные из-
мерения представляют собой сильно зашумленный сигнал (рис. 8 —
отдельное окно). Учитывая, что частота полезного сигнала даже при
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2006. № 2 95
