在出行过程中,老年人很容易出现摔倒、迷失等问题,尤其是在未知楼宇环境中,如果出现身体问题,身边没有其他人可以求助,可能造成严重后果。考虑到老年人目前遇到的问题,分析老年群体对楼宇内个人定位的迫切需求。在高楼分布密集的导航盲区内,GPS(Global Positioning System,全球定位系统)信号微弱,定位不准,而这些环境正是老人的主要活动区域。本文研究开发了一种基于组合导航的老人轨迹推算系统,不需借助外界信号,自主导航,具有成本低、穿戴方便的优点。本文研究内容包括航向角估计、步数计算、步长估计和基于相对高度的楼层判断。姿态角的解算采用互补滤波算法,融合加速度计和磁力计的静态性能和陀螺仪的动态性能,解决陀螺仪随着时间累积造成误差过大的问题;并在磁场干扰情况下提出解耦和阈值的改进方法,减少干扰磁场对姿态角解算的影响。老人在行走过程中,步态较为稳定,设计动态阈值计步算法,阈值随步态变化实时更新,可满足步行、跑步和上楼多步态模式的使用需求。根据老人身高估计步长。为了实现室内三维定位,引入气压计,将大气压强和加速度进行三阶互补滤波,求出老人运动的相对高度,然后判断楼层。最后,将航向角、步数和楼层信息通过WIFI发送到智能手机,通过手机地图界面显示老人行走轨迹和所在楼层。本文完成硬件选型和搭建工作,硬件包括传感器、微处理器和电源三个部分,并进行算法编程,实现三维定位功能。系统硬件安装在老人的腰部前方。设计实验对各部分算法和整体性能进行测试与分析,结果表明系统能够完成航向角估算、步数计算、步长估计和楼层判断等主要功能,航向角误差为5.78%,位移误差为-3.13%,高度误差为0.94%。水平行走和上楼梯均可正常工作,实验精度满足在未知楼宇中老人行走轨迹推算的需求,实现自主定位。