[發明專利]一種基于手機內置傳感器的室內目標運動軌跡估計方法

有效

• 申請號: 201610055172.8
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105674989B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 陳曉江;張鵬艷;馬陽;湯戰勇;房鼎益;彭瑤;王安文;聶衛科;張遠;邢天璋
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G01C21/00;H04M1/725
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李婷

1.一種基于手機內置傳感器的室內目標運動軌跡估計方法，其特征在于，手機內置傳感器包括加速度傳感器、三軸陀螺儀和氣壓計，所述方法具體包括以下步驟：

步驟一，采集各類傳感器數據，包括加速度傳感器數據、三軸陀螺儀數據和氣壓計數據，對各類傳感器數據進行切割，將各類傳感器數據劃分為多個等長的短數據序列x(i)，i＝1,2…n；i表示數據點的序號，對每一個短數據序列序列x(i)進行步驟二到步驟五的處理；

步驟二，短數據序列的噪聲處理

對短數據序列依次進行共有噪聲處理、常源噪聲處理和變源噪聲處理，變源噪聲處理包括主運動噪聲處理和輔運動噪聲處理，得到主運動噪聲處理后的各類傳感器數據x3(i)和輔運動噪聲處理后的各類傳感器數據x4(i)；

步驟三，分別利用各類傳感器數據x3(i)和各類傳感器數據x4(i)計算得到特征變量A1和特征變量A2，特征變量A1和特征變量A2均包括翻滾角與俯仰角、角度變化類變量、矢量和類變量和數據變化幅度類變量；利用特征變量A1估計特征狀態B1，特征狀態B1包括姿態特征、幅度特征和周期特征；利用特征變量A2估計特征狀態B2，特征狀態B2包括運動方向、運動位移、運動頻率；

步驟四，利用步驟三得到的特征狀態B1，估計得到手機攜帶狀態；利用步驟三得到的特征狀態B2，估計得到運動狀態；

步驟五，將步驟四得到的運動狀態，結合室內建筑結構特征估計子運動軌跡；

步驟六，將所有短數據序列估計得到的子運動軌跡連接形成室內目標運動軌跡。

2.如權利要求1所述的基于手機內置傳感器的室內目標運動軌跡估計方法，其特征在于，所述步驟二的實現方法包括：

步驟2.1，對短數據序列x(i)中采用滑動均值濾波法進行共有噪聲處理，得到共有噪聲處理后的傳感器數據x1(i)；

步驟2.2，對傳感器數據x1(i)采用統計濾波器進行常源噪聲處理，得到常源噪聲處理后的傳感器數據x2(i)；

步驟2.3，對傳感器數據x2(i)進行變源噪聲處理，若要進行手機攜帶狀態的估計，則進行主運動噪聲處理，得到主運動噪聲處理后的各類傳感器數據x3(i)；若要進行手機攜帶狀態的估計，則進行輔運動噪聲處理，得到輔運動噪聲處理后的各類傳感器數據x4(i)。

3.如權利要求1所述的基于手機內置傳感器的室內目標運動軌跡估計方法，其特征在于，所述步驟三中的分別利用各類傳感器數據x3(i)和各類傳感器數據x4(i)計算得到特征變量A1和特征變量A2的實現方法包括：

翻滾角Roll與俯仰角Pitch的計算方法如下：

Pitch＝arccos(AcceY/AcceGV)

Roll＝arccos(AcceX/AcceGV)

其中，AcceY表示數據x3(i)或者x4(i)中的加速傳感器Y軸數據，AcceX表示數據x3(i)或者x4(i)中的加速度傳感器X軸數據，AcceGV表示數據x3(i)或者x4(i)中的加速度傳感器三軸矢量和數據；

所述角度變化類變量Angle的計算方法如下：

其中，Gyio(i)表示數據x3(i)或者x4(i)中的三軸陀螺儀數據，i表示數據x3(i)或者x4(i)中的三軸陀螺儀數據的序號，t表示三軸陀螺儀數據的總個數；

所述矢量和類變量V的計算過程如下：

其中，X，Y，Z分別表示數據x3(i)或者x4(i)中的各類傳感器的三軸數據；

所述數據變化幅度類變量DAOF的計算過程如下：

DAOF＝max(D)-min(D)

其中，D表示數據x3(i)或者x4(i)中的所有傳感器采集到的數據。