一种个人室内导航系统集成设计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微惯性导航技术领域，具体涉及一种个人室内导航系统集成设计方法。
【背景技术】
[0002]由于卫星导航所具有的高精度、低功耗、易携带等独特优势，其在日常生活中的应用日益广泛，然而在室内、地下及工作厂房等密闭空间中由于卫星信号受遮挡卫星用户机不能定位而无法满足用户的导航需求。
[0003]个人室内导航系统由于其不依赖卫星导航、完全自主的独特优势而受到越来越多的重视，以美国为首的欧美国家对该系统的研发起步较早，但尚未出现货架产品，为了填补国内对该技术与产品的研发空白，提出个人室内导航系统设计。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种个人室内导航系统集成设计方法。
[0005]本发明是这样实现的:一种个人室内导航系统集成设计方法，包括下述步骤:
[0006]步骤一:系统位置设计
[0007]位置设计至少包括以下两个要求:
[0008](a)导航模块安装位置的选择应使得人体脚部的运动状态和静止状态易区分检测且静止状态持续时间较长；
[0009](b)导航模块、通讯模块和供电模块的安装应尽量隐蔽并采取保护措施以避免使用过程中的摩擦、碰撞损坏；
[0010]确定个人室内导航系统安装位置后，执行步骤二，
[0011]步骤二:模块设计
[0012]根据步骤一确定的安装位置，设计电源模块、通讯模块和导航模块的尺寸和功率，
[0013]步骤三:组装
[0014]根据预先设计，将各个模块组装，并测试。
[0015]一种个人室内导航系统，其中，包括作为载体的导航鞋，在导航鞋的脚背位置设置电源模块和通讯模块，在导航鞋的鞋跟位置设置导航模块，所述的电源模块向通讯模块和导航模块提供能源，导航模块根据探测到的位置、速度信息进行导航，并将输出信号传输给通讯模块，通讯模块用于与上级主机交互。
[0016]如上所述的一种个人室内导航系统，其中，所述的导航模块3包括微惯性测量单元、数字计算处理模块、导航模块集成框架，其中微惯性测量单元用于产生导航信息，数字计算处理模块用于对微惯性测量单元产生的数据进行处理，导航模块集成框架是微惯性测量单元和数字计算处理模块的集成安装机械工装。
[0017]如上所述的一种个人室内导航系统，其中，所述的微惯性测量单元的技术指标为:
[0018](a)陀螺测量范围要求
[0019]X 轴方向:芎 1000。/s;
[0020]Y 轴方向:芎 800。/s ；
[0021]Z 轴方向:芎 1200° /s ；
[0022](b)加速度计测量范围要求
[0023]X轴方向:兰18g;
[0024]Y 轴方向:3 15g;
[0025]Z 轴方向:3 15g。
[0026]如上所述的一种个人室内导航系统，其中，所述的数字计算处理模块包括以下部分:
[0027]a)与微惯性测量单元供电、通讯接口 ；
[0028]b)具备较快运算处理速度的中央处理器；
[0029]c)用于软件存储的FLASH区域；
[0030]d)用于软件运行的RAM空间；
[0031]e)用于软件加载和数据通讯的对外通讯接口 ；
[0032]f)与供电模块适配的供电接口。
[0033]如上所述的一种个人室内导航系统，其中，导航模块集成框架由上、下层外壳和螺钉组成，在上、下层外壳之间设置微惯性测量单元、数字计算处理模块。
[0034]本发明的效果是:通过本发明的方法可以设计出适合特定个人的带有导航功能的人室内导航系统，并且设计出的人室内导航系统体积小，重量轻，适合进行室内导航。
【附图说明】
[0035]附图1是本发明提供导航系统的结构示意图；
[0036]附图2是个人室内导航系统的组成框图；
[0037]附图3是导航模块集成框架的结构示意图。
[0038]图中:1.电源模块、2.通讯模块、3.导航模块、4.导航鞋。
【具体实施方式】
[0039]一种个人室内导航系统集成设计方法，包括下述步骤:
[0040]步骤一:系统位置设计
[0041]个人室内导航系统是个人随身携带装置，下述两个要求必须纳入位置设计中:
[0042](a)导航模块安装位置的选择应使得人体脚部的运动状态和静止状态易区分检测且静止状态持续时间较长；
[0043](b)导航模块、通讯模块和供电模块的安装应尽量隐蔽并采取保护措施以避免使用过程中的摩擦、碰撞损坏；
[0044]确定个人室内导航系统安装位置后，执行步骤二。
[0045]步骤二:模块设计
[0046]根据步骤一确定的安装位置，设计电源模块、通讯模块和导航模块的尺寸和功率。
[0047]本步骤按照传统技术的设计方法进行。
[0048]步骤三:组装
[0049]根据预先设计，将各个模块组装，并测试。
[0050]如附图1所示，一种个人室内导航系统，包括作为载体的导航鞋4，在导航鞋4的脚背位置设置电源模块I和通讯模块2，在导航鞋4的鞋跟位置设置导航模块3。所述的电源模块I向通讯模块2和导航模块3提供能源，导航模块3根据探测到的位置、速度信息进行导航，并将输出信号传输给通讯模块2，通讯模块2用于与上级主机交互。
[0051]所述的导航模块3包括微惯性测量单元、数字计算处理模块、导航模块集成框架。其中微惯性测量单元选取基于成熟微机电技术研发的微惯性测量单元，微惯性测量单元选取的原则是导航单元体积小、重量轻、功耗低。数字计算处理模块用于对微惯性测量单元产生的数据进行处理，可以选择现有技术中的成熟产品。导航模块集成框架是微惯性测量单元和数字计算处理模块的集成安装机械工装，对整个导航模块起到固定、保护的作用，导航模块集成框架根据微惯性测量单元、数字计算处理模块的尺寸设计制造即可，该项技术对于本领域技术人员来说是成熟技术。
[0052]所述的微惯性测量单元的技术指标为:
[0053](a)陀螺测量范围要求
[0054]X 轴方向:芎 1000。/s ;
[0055]Y 轴方向:芎 800。/s ；
[0056]Z 轴方向:芎 1200。/s ;
[0057](b)加速度计测量范围要求
[0058]X 轴方向:3 18g;
[0059]Y 轴方向:3 15g;
[0060]Z 轴方向:3 15g;
[0061]所述的数字计算处理模块包括以下部分:
[0062]g)与微惯性测量单元供电、通讯接口 ；
[0063]h)具备较快运算处理速度的中央处理器；
[0064]i)用于软件存储的FLASH区域；
[0065]j)用于软件运行的RAM空间(片内或片外)；
[0066]k)用于软件加载和数据通讯的对外通讯接口 ；
[0067]I)与供电模块适配的供电接口。
[0068]导航模块集成框架如附图3所示，由上、下层外壳和螺钉组成，在上、下层外壳之间设置微惯性测量单元、数字计算处理模块。
【主权项】
1.一种个人室内导航系统集成设计方法，其特征在于，包括下述步骤: 步骤一:系统位置设计 位置设计至少包括以下两个要求: (a)导航模块安装位置的选择应使得人体脚部的运动状态和静止状态易区分检测且静止状态持续时间较长； (b)导航模块、通讯模块和供电模块的安装应尽量隐蔽并采取保护措施以避免使用过程中的摩擦、碰撞损坏； 确定个人室内导航系统安装位置后，执行步骤二， 步骤二:模块设计 根据步骤一确定的安装位置，设计电源模块、通讯模块和导航模块的尺寸和功率， 步骤三:组装 根据预先设计，将各个模块组装，并测试。2.一种个人室内导航系统，其特征在于:包括作为载体的导航鞋(4)，在导航鞋(4)的脚背位置设置电源模块(I)和通讯模块(2)，在导航鞋(4)的鞋跟位置设置导航模块(3)，所述的电源模块(I)向通讯模块(2)和导航模块(3)提供能源，导航模块(3)根据探测到的位置、速度信息进行导航，并将输出信号传输给通讯模块(2)，通讯模块(2)用于与上级主机交互。3.如权利要求2所述的一种个人室内导航系统，其特征在于:所述的导航模块3包括微惯性测量单元、数字计算处理模块、导航模块集成框架，其中微惯性测量单元用于产生导航信息，数字计算处理模块用于对微惯性测量单元产生的数据进行处理，导航模块集成框架是微惯性测量单元和数字计算处理模块的集成安装机械工装。4.如权利要求3所述的一种个人室内导航系统，其特征在于:所述的微惯性测量单元的技术指标为: Ca)陀螺测量范围要求 X轴方向:兰1000。/s ； Y轴方向:兰800。/s ； Z 轴方向1200° /s ； (b)加速度计测量范围要求 X轴方向18g; Y轴方向:3 15g; Z轴方向:3 15g。5.如权利要求3所述的一种个人室内导航系统，其特征在于:所述的数字计算处理模块包括以下部分: a)与微惯性测量单元供电、通讯接口； b)具备较快运算处理速度的中央处理器； c)用于软件存储的FLASH区域； d)用于软件运行的RAM空间； e)用于软件加载和数据通讯的对外通讯接口； f)与供电模块适配的供电接口。6.如权利要求3所述的一种个人室内导航系统，其特征在于:导航模块集成框架由上、下层外壳和螺钉组成，在上、下层外壳之间设置微惯性测量单元、数字计算处理模块。
【专利摘要】本发明涉及微惯性导航技术领域，具体涉及一种个人室内导航系统集成设计方法。它包括：步骤一：系统位置设计，位置设计至少包括以下两个要求：（a）导航模块安装位置的选择应使得人体脚部的运动状态和静止状态易区分检测且静止状态持续时间较长；（b）导航模块、通讯模块和供电模块的安装应尽量隐蔽并采取保护措施以避免使用过程中的摩擦、碰撞损坏；步骤二：模块设计，步骤三：组装。本发明的效果是：通过本发明的方法可以设计出适合特定个人的带有导航功能的人室内导航系统，并且设计出的人室内导航系统体积小，重量轻，适合进行室内导航。
【IPC分类】G01C21/00, G01C21/16
【公开号】CN104976997
【申请号】CN201410130890
【发明人】姜述明, 王根, 吴亮华, 徐海刚, 李瑞贤, 郭元江
【申请人】北京自动化控制设备研究所
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2014年4月2日