[發明專利]行人慣性導航中的零速度檢測系統

在審

• 申請號: 201710812898.6
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107543544A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 謝水清;李享元
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于慣性導航領域，具體涉及行人慣性導航中的一種能夠檢測零速度檢測系統。

背景技術

在沒有GPS或者北斗信號的地方，比如室內，地下場所，要對人員進行定位，不能采用GPS或者北斗系統，而要采用其他的方法進行定位。常見的非GPS定位有RFID、UWB以及WIFI等方式，這些方式都需要事先是使用場所布置好一定數量的定位設備，因此這些定位方式的便利性較差，更不能用于突發事故或臨時應用場景。

利用慣性導航的定位方式，可以克服以上這些問題。慣性導航的定位方式，利用加速度、陀螺儀等慣性傳感器以及地磁傳感器(電子羅盤)，通過對慣性傳感器進行積分處理，由加速度得到速度，再由速度得到位移，從而實現目標的軌跡檢測。由于傳感器總是存在各種誤差，而積分處理使得計算結果的誤差，隨著時間的增加而會不斷增加，因此計算所得到的速度信息和位移信息往往偏離真實的數值，從而導致定位不準。為了解決誤差累積的這個問題，最常用也是最有效的方式就是采用零速度檢測，準確檢測到行人零速度時刻，就可以消除加速度積分處理過程中不斷累積的誤差。零速度檢測的各類方法，通常都利用加速度傳感器本身的信號來進行處理，這種方式始終還是存在一定的誤差。

發明內容

為了解決背景技術中提出的問題，本發明提供了一種行人慣性導航中的零速度檢測系統，能夠準確得到真實的零速度時刻的。

本發明提出的一種行人慣性導航中的零速度檢測系統，包括多路壓力傳感器模塊、多路模數轉換器數據采集模塊、微控制器模塊、脈沖輸出模塊、電源模塊；所述多路壓力傳感器模塊，用于將腳的壓力情況轉換為多路模擬電信號并輸出；多路模擬電信號輸出到多路模數轉換器數據采集模塊，進行模數轉換，得到數字化的壓力信號；數字化的壓力信號由微控制器模塊進行分析處理，從而得到行人慣性導航中的零速度時刻，并通過脈沖輸出模塊，將檢測到的零速度時刻，以脈沖的形式進行輸出，供其他設備使用；電源模塊包含電池單元、電壓轉換單元以及對電池充電單元，電源模塊為多路壓力傳感器模塊、多路模數轉換器數據采集模塊、微控制器模塊和脈沖輸出模塊提供電源。

進一步地，所述多路壓力傳感器模塊包含8個壓力傳感器，均勻分布在腳底的前部和后跟部，腳底的前部均勻分布有5個壓力傳感器，腳底的后跟部均勻分布有3個壓力傳感器。

進一步地，所述多路壓力傳感器模塊電路設計為電阻分壓方式實現，8個壓力傳感器的電路相同，壓力傳感器為10KΩ的壓敏電阻，壓敏電阻和一個10KΩ的固定電阻串聯，壓敏電阻的兩端加3.3V的電壓，通過測量其中一端的電壓來得到壓力傳感器的壓力，確定腳著地的時刻。

再進一步地，所述微控制器模塊包括意法半導體公司生產的STM32F407芯片，微控制器模塊的內核為32位ARM Cortex M4處理器，主頻為168MHz；內置1M字節FLASH存儲器，196K字節SRAM存儲器，用于存放實現復雜的數據處理的代碼，無需擴展外部存儲器。

進一步地，所述多路模數轉換器數據采集模塊集成了24路12位的模數轉換器，進行模擬信號的數字化轉換。

進一步地，所述脈沖輸出模塊集成IO接口，實現脈沖的輸出。

進一步地，8路壓力傳感器的輸出信號A1～A8，連接到STM32F407控制器的8路ADC輸入上；控制動態調整壓力傳感器信號的檢測閾值，實現腳著地時的動作檢測，在STM32F407控制器的OUT端口輸出一個脈沖。

再進一步地，所述電源模塊的電池單元為4.2V的鋰電池，經過電源轉換單元轉換得到3.3V的輸出電壓，給8路壓力傳感器和STM32F407控制器供電，所述電源模塊對電池單元的電量進行監控，當電池單元的電量不夠時，通過USB充電接口，利用USB接口的+5V電壓，經過鋰電池充電管理芯片對4.2V鋰電池進行充電。

本發明的優點是：采用本發明的行人慣性導航零速度的檢測系統，可以準確得到真實的零速度時刻，且結構簡單、使用方便、性價比高。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構示意圖；

圖2是本發明的一實施例的多路壓力傳感器分布示意圖；

圖3是本發明的一實施例的多路壓力傳感器其中一路電路圖；

圖4是本發明的一實施例的控制器模塊框圖；

圖5是本發明的一實施例的電源模塊框圖。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述：