圖4中每個組件的優(yōu)缺點歸納如下：

•GPS接收器:
o優(yōu)點：GPS可以提供進入建筑物前的初始方位；檢索地球偏轉(zhuǎn)角信息，根據(jù)地理前進方向修正磁力計前進方向；當GPS信號增強時校準計數(shù)器步長；分別向慣性導航系統(tǒng)的松耦合和緊耦合卡爾曼濾波算法提供有界的精確方位信息（經(jīng)緯度）輸出和偽距原始測量輸出。
o缺點：當行人保持靜止時，GPS無法確定前進方向；無法檢測高度（海拔高度）的細微變化。

•加速度計:
o優(yōu)點：在靜態(tài)或慢速運動狀態(tài)下可用于傾斜度修正型數(shù)字羅盤；在線性加速度狀態(tài)下可用于計步器的檢測功能；用于檢測步行人當前的狀態(tài)是靜止還是運動。
o缺點：當智能手機旋轉(zhuǎn)時，無法從地球重力組分中區(qū)別真正的線性加速度；對震動和振蕩過于敏感

•陀螺儀:
o優(yōu)點：能夠向慣性導航系統(tǒng)連續(xù)提供旋轉(zhuǎn)矩陣；當磁力計受到干擾時，輔助數(shù)字羅盤計算前進方向信息
o缺點：長時間的零偏漂移導致無限的INS定位錯誤。

•磁力計:
o優(yōu)點：能夠根據(jù)地磁北極計算精確的前進方向；能夠用于校準陀螺儀的靈敏度。
o缺點：容易受到環(huán)境磁場干擾

•壓力傳感器:
o優(yōu)點：在室內(nèi)導航應用中可區(qū)分樓層；當GPS衛(wèi)星信號較弱時，可輔助GPS計算高度，提高定位精確度；
o缺點：容易受到氣流和天氣狀況的影響。

3.2 PNS或PDR的實現(xiàn)方式
有兩種方法可以在智能手機上實現(xiàn)PNS或PDR導航。第一種方法是利用捷聯(lián)式慣性導航系統(tǒng)(SINS)實現(xiàn)PNS；第二種方法是利用計步器方法實現(xiàn)PDR。這兩種方法都有各自的優(yōu)點和缺點。

捷聯(lián)慣導系統(tǒng)是基于一個3軸加速度計和一個3軸陀螺儀的6自由度(DOF)慣性測量單元。捷聯(lián)慣導系統(tǒng)被成功用于外殼剛性很強的設備內(nèi)，例如，慣性測量單元被永久性安裝在汽車和導彈內(nèi)。該系統(tǒng)在短時間內(nèi)的定位精度相對較高。因為低成本MEMS運動傳感器的零偏漂移問題，當沒有GPS衛(wèi)星信號時，經(jīng)過積分和二重積分運算后，定位誤差會隨時間推移而變大。此外，行人通常把智能手機放在衣袋或掛在腰帶上，他們隨時都會從衣袋里或腰帶上取出手機查看當前所在方位。這就是說，智能手機與用戶身體的相對位置不固定。

不過，SINS/GPS集成化PNS系統(tǒng)的優(yōu)點是定位與用戶無關(guān)，這就是說，所有用戶無需給智能手機建?；蛴柧氈悄苁謾C，以適應不同類型的行人的動作，例如，步行、跑步和上下樓梯等。

計步器/GPS集成化PDR系統(tǒng)的優(yōu)點是定位精度主要取決于加速度計計步和GPS步長估算，定位誤差始終是有限的 [2]。

PDR的第一步是使用加速度計精確檢測腳步 [3]。這個過程的基本原理是，智能手機在行人的腰帶后部無論如何放置，都能自動發(fā)現(xiàn)垂直主軸；然后，將加速度測量數(shù)據(jù)與第一個參考閾值對比，隨后，參考閾值將根據(jù)不同的運動類型自動更新。因此，加速度計可以準確計算行人步行、跑步和上下樓梯時的步數(shù)。

第二步是當GPS信號很強時校準步長。智能手機計算行人的平均步長的方法是，用從GPS開始測量起經(jīng)過的距離除以上面的計步器算法得出的步數(shù)。步行人的所有的運動類型，例如 ，慢走、快走、慢跑、快跑、上下樓梯等，都需要執(zhí)行步長校準步驟。不同的行人有不同的運動方式。因此，PDR與用戶有關(guān)，所有的步行人都需要一個自動校準或自我訓練的步長估算算法。

第三步是整合加速度計、陀螺儀、磁力計和GPS接收器的數(shù)據(jù)求解精確的前進信息。在估算完步長后，求解航位推測應用的另一個關(guān)鍵參數(shù)：以地球北極為參考點的絕對前進方向。在一個無磁場干擾的環(huán)境內(nèi)，加速度計和磁力計測量結(jié)果產(chǎn)生的傾斜度修正的數(shù)字羅盤能夠提供以地球北極為參照點的精確的前進方向。

在進入建筑物前，GPS定位信息能夠根據(jù)位置檢索傾斜角，然后，把羅盤提供的前進方向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成地理前進方向信息。如果周圍環(huán)境沒有干擾磁場，可以利用磁力計的測量數(shù)值提取前進方向信息。如果發(fā)現(xiàn)干擾磁場，陀螺儀將接替磁力計的工作，在上一次無干擾的羅盤前進信號輸出基礎上提供連續(xù)的前進信息輸出。

一旦發(fā)現(xiàn)外界磁場干擾消失，陀螺儀將立即停止運行，羅盤將接替陀螺儀恢復運轉(zhuǎn)。這個過程被稱之為陀螺儀輔助數(shù)字羅盤。當智能手機是靜止狀態(tài)時，加速度計就會讓陀螺儀定期更新零角速率電平以備將來使用。

第四步是從壓力傳感器和GPS接收器獲得精確的高度信息。當行人在購物中心乘坐電梯或登樓梯時，壓力傳感器會更新數(shù)字地圖，顯示行人當前所在樓層。壓力傳感器還能利用卡爾曼濾波器濾除加速度計的Z軸漂移。

第五步是開發(fā)卡爾曼濾波算法，合并10-D傳感器模組數(shù)據(jù)與GPS數(shù)據(jù)。所有的GPS接收器都有1個PPS (脈沖/秒)輸出信號，使GPS與傳感器的數(shù)據(jù)傳輸同步，傳感器的采樣速率可以更快，例如50Hz或100Hz。當能夠收到GPS衛(wèi)星信號時，卡爾曼濾波器將使用GPS輸出數(shù)據(jù)計算導航信息；相反，當GPS衛(wèi)星信號被屏蔽時，則使用航位推測算法輸出的數(shù)據(jù)。當GPS信號恢復時，該濾波器還能估算需要修正的傳感器誤差。

最后一步是在智能手機上測試PDR的性能。對于消費電子產(chǎn)品，5%的行進距離誤差通常是可以接受的。例如，當一個人在室內(nèi)走過100米的距離時，定位誤差應該在5米范圍內(nèi)。