[發明專利]一種任意姿態下行人方向的確定方法、裝置及電子設備

有效

• 申請號: 201711154583.3
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107917707B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 鄧中亮;蘇洋;付瀟;王翰華;李晶;劉雯;張書楠;冷澤富;姚喆;邢華帥;葛麗麗
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12;G01C1/00;G01C22/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 馬敬;項京

本發明實施例提供了一種任意姿態下行人方向的確定方法、裝置及電子設備，方法包括：獲得當前計步周期各個時刻的第一類加速度、載體俯仰角和載體翻滾角以及當前計步周期的載體航向角；其中，第一類加速度為：載體坐標系下行人的三軸加速度；利用各個時刻的載體俯仰角和載體翻滾角，確定各個時刻的轉換矩陣，針對每個時刻，利用該時刻的轉換矩陣對該時刻的第一類加速度進行轉換，得到該時刻的第二類加速度；基于得到的每一第二類加速度，計算行人在當前計步周期的相對航向角；將相對航向角與載體航向角之和，確定為行人在當前計步周期的航向角。應用本發明實施例提供的技術方案，實現了在任何情況下完成行人方向的確定。

技術領域

本發明涉及室內定位技術領域，特別是涉及一種任意姿態下行人方向的確定方法、裝置及電子設備。

背景技術

由于GPS(Global Positioning System，全球定位系統)信號無法隨時覆蓋室內環境，GPS定位已經不能滿足室內定位的要求。為解決室內定位問題，基于PDR(PedestrianDead Reckoning，行人航跡推算)的定位技術應運而生。

基于PDR的定位技術的核心是PDR算法，這種算法的基本思想為：基于行人步態的運動生理學特征，利用加速度計獲得行人在載體坐標系下的加速度信號，結合從角度傳感器獲得的載體姿態角，推算出行人的位置、行走距離、行人速度和行人方向等信息。載體是指用于定位的終端設備，包括手機、導航設備等。載體姿態角包括：載體航向角、載體俯仰角和載體翻滾角。該算法包含四個核心問題：步頻探測、步長估計、行人方向確定和位置計算。

由于實際生活中，行人和載體通常是非捷聯的，非捷聯是指在整個定位過程中，行人和載體的相對姿態會發生改變，因此，在確定行人方向時，現有的方法主要為：檢測行人和載體在當前計步周期的相對姿態，作為第一相對姿態；判斷預設的姿態庫中是否存在與第一相對姿態匹配的相對姿態，作為目標相對姿態；如果存在，從預設的相對姿態和相對航向角之間的對應關系中，確定目標相對姿態對應的相對航向角，作為行人在當前計步周期的相對航向角，用當前計步周期的載體航向角和行人在當前計步周期的相對航向角之和，作為行人在當前計步周期的航向角，完成行人方向的確定。

這種方法的缺點是：只有預設的姿態庫中存在與第一相對姿態匹配的相對姿態時，才能確定行人在當前計步周期的相對航向角，而行人與載體之間的相對姿態一般具有任意性，也就是，可能出現預設的姿態庫中不存在與第一相對姿態匹配的相對姿態的情況，在這種情況下，將無法完成行人方向的確定，可見，這種方法具有很大的局限性。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種任意姿態下行人方向的確定方法、裝置及電子設備，以實現在任何情況下完成行人方向的確定。具體技術方案如下：

第一方面，本發明實施例提供一種任意姿態下行人方向的確定方法，所述方法包括：

獲得當前計步周期各個時刻的第一類加速度、載體俯仰角和載體翻滾角以及當前計步周期的載體航向角；其中，第一類加速度為：載體坐標系下行人的三軸加速度；

利用各個時刻的載體俯仰角和載體翻滾角，確定各個時刻的轉換矩陣，其中，轉換矩陣為：用于將三軸加速度從所述載體坐標系轉換至投影坐標系的矩陣，所述投影坐標系的Z軸與地理坐標系中的Z軸重合，所述投影坐標系的Y軸為：所述載體坐標系的Y軸在所述地理坐標系XOY平面的投影，所述投影坐標系的X軸、Y軸以及Z軸構成右手坐標系；

針對每個時刻，利用該時刻的轉換矩陣對該時刻的第一類加速度進行轉換，得到該時刻的第二類加速度；

基于得到的每一第二類加速度，計算行人在當前計步周期的相對航向角；

將所述相對航向角與所述載體航向角之和，確定為行人在當前計步周期的航向角。

可選的，所述基于得到的每一第二類加速度，計算行人在當前計步周期的相對航向角，包括：