[發明專利]基于人類行為學的位置跟蹤方法

有效

• 申請號: 201410503291.6
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104197932B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 孟維曉;安迪;韓帥;鄒德岳;趙萬龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種基于人類行為學的位置跟蹤方法。

背景技術

現有的跟蹤方法中使用較多的是濾波與地圖匹配。濾波是通過對運動概率的分析得到運動趨勢，從而對定位結果進行修正，而地圖匹配是根據地圖信息對定位結果不符合的點進行剔除。

濾波中應用較多的是粒子濾波，利用粒子集來表示概率，可以用在任何形式的狀態空間模型上。其核心思想是通過從后驗概率中抽取的隨機狀態粒子來表達其分布，是一種順序重要性采樣法。粒子濾波法是指通過尋找一組在狀態空間傳播的隨機樣本對概率密度函數進行近似，以樣本均值代替積分運算，從而獲得狀態最小方差分布的過程。

但粒子濾波計算時需要用大量的樣本數量才能很好地近似系統的后驗概率密度。面臨的環境越復雜，描述后驗概率分布所需要的樣本數量就越多，算法的復雜度就越高。較大的計算導致對于硬件的要求較高，因此不利于在實際中應用。地圖匹配和濾波過程是各自獨立的，又增加了額外計算量。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有跟蹤方法中使用粒子濾波計算時所需樣本數量大，算法的復雜度高，導致的硬件要求高的缺點，而提出的一種基于人類行為學的位置跟蹤方法。

一種基于人類行為學的位置跟蹤方法，所述位置跟蹤方法通過以下步驟實現：

步驟一、通過定位算法按小于傳感器采集周期的定位間隔時間T獲取運動終端的當前原始未修正定位結果；

步驟二、通過加速度傳感器和方向傳感器獲取運動終端的運動參數；

步驟三、對步驟二獲得的運動參數進行判斷區分，以確定運動終端要進行的三種修正模式：

當加速度傳感器獲得的運動終端的三軸坐標參數值的平方和小于0.04時，判斷運動終端的當前運動狀態為靜止狀態，將上一次存儲記錄的最終定位結果作為前一時刻的最終定位結果，結合步驟一獲取的運動終端的當前原始未修正定位結果進行靜止修正模式的定位修正；或

當加速度傳感器獲得的運動終端的三軸坐標參數值的平方和大于0.16時，判斷運動終端的當前運動狀態為運動狀態，將上一次存儲記錄的最終定位結果作為前一時刻的最終定位結果，結合步驟一獲取的運動終端的當前原始未修正定位結果進行運動修正模式的定位修正；或

當方向傳感器獲得的運動終端的前后兩次參數值的差值大于90時，判斷運動終端的當前運動狀態為轉彎狀態，將上一次存儲記錄的最終定位結果作為前一時刻的最終定位結果，結合步驟一獲取的運動終端的當前原始未修正定位結果進行轉彎修正模式的定位修正；

步驟四、輸出步驟三中修正模式獲得的修正后最終定位結果；

步驟五、存儲記錄步驟四輸出的修正后最終定位結果。

本發明的有益效果：

本發明是在人類行為的基礎上，將前一時刻記錄的最終定位結果與通過傳感器獲得的運動終端的當前原始未修正定位結果相結合，完成三種定位修正靜止過程，以達到：靜止修正將定位結果限制在以前一次定位結果為圓心的圓中、運動修正將定位結果限制在以前一次定位結果為圓心的半圓中、轉彎修正將轉彎處位置進行校正，完成運動終端位置計算過程，實現精確的位置跟蹤。并將每次修正之后的定位結果記錄用于下一次的定位修正使用，實現連續位置確認。

本發明方法是在符合人類行為學的算法約束，具有將濾波與地圖匹配一體化，提高定位精度、平滑定位軌跡，由靜止修正模式的修正過程用公式一、運動修正模式具體修正過程用公式二以及轉彎修正模式具體定位修正過程用公式三可知，在進行一次定位時，只需要進行36次加法運算和14次乘法運算，相較于粒子濾波來說系統計算量降低了50％以上，同時也降低了對硬件性能的要求，間接體現了降低運算成本的好處。

附圖說明

圖1為本發明涉及的計算流程示意圖；

圖2為利用本發明方法進行一次定位時的定位結果示意圖；圖中橫坐標表示定位誤差，單位為米，縱坐標表示定位誤差所占百分比；

圖3為本發明涉及的實施例一的定位結果示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式的基于人類行為學的位置跟蹤方法，所述人類行為學主要體現為人行走時不倒退的特點，所述位置跟蹤方法通過以下步驟實現：

步驟一、通過定位算法按小于傳感器采集周期的定位間隔時間T獲取運動終端的當前原始未修正定位結果；

步驟二、通過加速度傳感器和方向傳感器獲取運動終端的運動參數；

步驟三、對步驟二獲得的運動參數進行判斷區分，以確定運動終端要進行的三種修正模式：