[發(fā)明專利]一種基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410477615.3
• 申請日: 2014-09-18
• 公開（公告）號: CN104251702B
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王韜;郭士永;鄭海升;吳皓威;王坤;謝曉姣;喬自士;謝芝茂;張潘;宗京京;蔡瑩卓
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：(1)在行人左右腳上分別安裝3組相對位姿測量設(shè)備；(2)確定導(dǎo)航坐標系；(3)使用安裝在左右腳鞋底的電子開關(guān)檢測行人左右腳與地面的接觸；(4)使用多目標無線電測距電路和光學相機分別測量出左右腳坐標系之間的相對位姿，進而分別測量出左右腳前后兩次接觸地面時的相對位姿；使用左右腳上的9軸慣性測量單元分別測量出左右腳前后兩次接觸地面時的相對位姿；(5)將三組位姿測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)融合，不斷重復(fù)步驟(3)-(5)的位姿測量過程；(6)確定左右腳坐標系分別相對于導(dǎo)航坐標系的相對位置和相對姿態(tài)；(7)左右腳行進軌跡及其姿態(tài)的顯示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述相對位姿測量是指，當左右腳均接觸地面時，測量出行人左右腳坐標系之間的相對位置和相對姿態(tài)；測量出行人左腳前后2次接觸地面時的左腳坐標系之間的相對位置和相對姿態(tài)以及行人右腳前后2次接觸地面時的右腳坐標系之間的相對位置和相對姿態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述相對位姿測量設(shè)備安裝在行人左右腳上；右腳鞋跟處安裝9軸IMU慣性測量單元，右腳內(nèi)側(cè)安裝至少3個測距信號Tx發(fā)射單元，右腳內(nèi)側(cè)安裝至少3個光學特征點，右腳鞋底前后2個位置分別安裝電子開關(guān)模塊；左腳鞋跟處安裝9軸IMU慣性測量單元，左腳內(nèi)側(cè)安裝至少3個測距信號Rx接收單元和測距信號處理單元，左腳內(nèi)側(cè)安裝光學相機，左腳鞋底前后2個位置分別安裝電子開關(guān)模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述導(dǎo)航坐標系是指初始導(dǎo)航前左腳的慣性坐標系。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：左右腳鞋底的電子開關(guān)用于檢測行人左右腳與地面的接觸情況，當鞋底后面開關(guān)閉合，前面開關(guān)打開時，表示行人鞋跟開始接觸地面；當鞋底前后兩個開關(guān)均閉合時，表示整個鞋底接觸地面，當鞋底后面開關(guān)打開，前面開關(guān)閉合時，表示鞋跟開始離開地面；當鞋底兩個開關(guān)均打開時，表示鞋子完全離開地面；當兩只腳均接觸地面時，觸發(fā)相對位姿測量電路工作。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述使用多目標無線電測距電路測量出左右腳坐標系之間的相對位姿是指，測出右腳內(nèi)側(cè)安裝的至少3個測距信號Tx發(fā)射單元與左腳內(nèi)側(cè)安裝的至少3個測距信號Rx接收單元之間的距離，根據(jù)球面方程組，計算出右腳任一發(fā)射單元在左腳坐標系中的位置坐標，由于發(fā)射單元在右腳坐標系中坐標已知，從而計算出右腳坐標系與左腳坐標系之間的相對位置和相對姿態(tài)矩陣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：發(fā)射單元和接收單元之間的多目標測距電路采用無線電測距技術(shù)，發(fā)射信號使用頻分多址FDMA方式或者時分多址TDMA方式來相互區(qū)分。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述使用光學相機測量出左右腳坐標系之間的相對位姿是指，安裝在左腳內(nèi)側(cè)的光學相機對右腳內(nèi)側(cè)的光學特征點進行閃光照相，測量出這些特征點在相機坐標系以及左腳坐標系中的位置坐標，由于這些光學特征點在右腳坐標系中坐標已知，從而可以計算出右腳坐標系與左腳坐標系之間的相對位置和相對姿態(tài)矩陣。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相對位姿測量的行人導(dǎo)航方法，其特征在于：所述使用左右腳上的9軸慣性測量單元分別測量出左右腳前后兩次接觸地面時的相對位姿是指，將慣性測量單元采集的3軸加速度，3軸角速度，3軸磁力計數(shù)據(jù)使用慣性導(dǎo)航算法計算出左右腳前后兩次接觸地面時的相對位置和相對姿態(tài)。