[發明專利]一種基于動作捕捉的室內定位裝置及其方法

在審

• 申請號: 201510253008.3
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN104964686A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 楊再躍;郭天賜;胡秋揚;孫優賢
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

1.一種基于動作捕捉的室內定位裝置，其特征在于設有慣性測量單元模塊、數據接收模塊和數據處理模塊；所述慣性測量單元模塊具有多個節點，每個節點包括三軸加速計傳感器、三軸陀螺儀計傳感器以及一個三軸磁阻傳感器，所述數據接收模塊包含無線通訊模塊，接收發送自慣性測量單元模塊節點的數據，數據處理模塊則執行對數據的處理以實現人體姿態更新和室內定位。

2.一種如權利要求1所述室內定位裝置的定位方法：其特征在于：

步驟一、受監測定位的個人綁定穿戴所述的室內定位裝置；慣性測量單元模塊的多個節點對人體腰部以下的骨骼進行一對一標定；

步驟二、啟動設備；設備初始化標定人的初始位置、人的初始姿態以及航向；此時，人保持立正的姿態；初始航向的判斷采用初始航向角估計算法；

步驟三、設備初始化后，人便可以開始進行日常室內活動；活動過程中，設備對人體行為動作進行捕捉，并采樣的人體運動數據信息，更新重構人體姿態，并根據人體的姿態信息，推算人體的位移；在數據處理過程中，將涉及人體姿態更新算法、零速更新算法、步態周期判斷算法、航位推算法；

步驟四、向服務器實時傳送人的虛擬位置和運動狀態。

3.如權利要求2所述定位方法，其特征在于所述的人體行為動作捕捉的方式，包括獲取人體骨骼運動的加速度信息和角速度信息。

4.如權利要求2所述定位方法，其特征在于所述的更新重構人體姿態具體為：更新人體的骨骼空間姿態變換信息，并根據剛體動力學的知識重建人體骨骼姿態。

5.如權利要求2所述定位方法，其特征在于所述的并根據人體的姿態信息，推算人體的位移具體為：通過重建人體的骨骼姿態，推算人體的兩腳的矢量關系，即人體的步長和朝向。

6.如權利要求2-5任一項所述定位方法，其特征在于對人體腰部以下的骨骼進行一對一的慣性測量單元節點標定，包括對髖骨、左右大腿、左右小腿以及左右腳掌的標定。

7.如權利要求6所述定位方法，其特征在于所述的初始航向角估計算法具體為：裝置標定在左右腳掌上的慣性測量單元模塊節點坐標系Y軸朝向標識人體的朝向，假設慣性測量單元模塊節點的Y軸朝向在導航坐標系下的方向矢量為單位矢量則人體的航向角矢量實際上為其的投影若已知載體坐標系相對于導航坐標系的旋轉矩陣為：

則有：

所以，可求得航向角φ：

k=1,x<0,y>00,x≥0-1,x<0,y<0.]]>