随着室外定位导航技术的成熟运用,人们对于室内环境的精确导航定位技术的需求与日俱增。在室内定位中,基于无线网络的室内定位技术的稳定性与有效性效果不佳,而基于惯性传感器的室内定位方法无需依靠无线网络的信息,便可实现自主定位导航。为了提高室内定位的精确度,本文主要对惯性导航系统进行了研究与探索,在对传统的惯性导航定位过程的研究基础之上,针对惯性导航误差随时间不断积累,导致影响系统的定位精度问题,探讨误差原因,并进行了相关优化,设计了硬件系统移动平台进行实验,验证系统的定位精确度。本文以基于惯性导航技术的室内定位系统的实现为目标,设计了基于惯性导航的室内定位移动测试硬件平台及软件系统,主要的工作包括:首先,对基于惯性导航的室内定位技术的基本原理与关键技术进行阐述与分析,对实现室内环境下的定位流程进行了具体的介绍。其次,在系统的硬件设计方面,选择以STM32F103微控制器为整体系统的控制核心以及导航算法处理核心单元,并详细介绍各个相关模块的使用方法与工作原理,以及接口电路的设计过程。随后,在系统的软件流程设计方面,根据各类模块的功能进行分类,将软件设计分为硬件平台运动模块,定位导航处理模块与数据传输模块。为了能够减小各类误差对室内定位精度的影响,需要对原始定位信息进行降噪处理,通过滤波算法得到相对准确的定位信息后,对加速度与角速度进行分类处理;首先,通过无损卡尔曼滤波对随机噪声进行抑制,优化惯性数据,实现精度较高的姿态解算以获得相对准确的角度值;然后,通过K-means聚类算法对加速度进行聚类,得到加速度的平均值以代替一段时间内的加速度值来减少积分过程中的累计误差,从而计算得到位移值;最后,利用得到的角度信息与位移信息进行判断,以获得室内环境下的定位信息。同时,设计了上位机软件,与基于惯性导航的室内定位移动测试硬件平台进行通信,并处理、存储、显示数据。实验结果表明,上述的设计方案可以实现相对较好的室内定位能力。本文的设计及其相关算法的优化在自主室内定位中的应用具有一定的借鉴意义。