消防员火灾现场室内定位：基于IMU的可穿戴运动分析模块

本设计文档详细介绍了针对消防员火灾现场室内定位需求，设计的一种创新的可穿戴人体运动分析模块。该模块的核心技术基于微机电系统（MEMS）的惯性测量单元（IMU），如MPU9250，与低功耗单片机STM32F103C8T6的集成。IMU是关键组件，它通过测量消防员足部的角速度和加速度来获取运动数据。 Mahony互补滤波算法在此发挥了重要作用，它是一种高效的滤波技术，能够处理来自IMU的原始数据并进行姿态解算，即从传感器测量的局部加速度和角速度中推算出设备在空间中的运动状态。通过这种算法，模块能够将消防员的载体坐标系加速度转换为世界坐标系加速度，这在复杂的火灾现场环境中尤为关键，因为这有助于准确判断消防员的移动方向和步长。 为了实现室内自主定位，设计者采用二重积分方法对世界坐标系加速度进行计算，从而获得消防员在火灾现场的具体位置。此外，模块还配备了蓝牙通信功能，能实时将运动方向和位置信息传输到上位机，便于监控和决策支持。上位机负责记录消防员的运动轨迹，确保整个定位过程的连续性和有效性。 低成本样机的设计和算法验证是项目的重要部分，通过对模块的性能进行实验分析，初步证实了其在实际应用中的可行性和精度。关键词包括室内自主定位、MEMS传感器、定位算法以及姿态解算误差修正，这些都是设计的关键技术点和评估指标。 这项设计旨在提升消防员在火灾现场的生存和救援能力，通过精确的运动分析模块，减少他们在复杂环境下的不确定性，提高定位效率和安全性。这是一项具有实际意义和应用前景的科研成果。