[發明專利]一種基于傳感器的用戶方向定位方法

有效

• 申請號: 201711218517.8
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107990901B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 馬元;陳宣希;胡海濤;殷紅
• 申請（專利權）人: 元力云網絡有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/18
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 王照偉

1.一種基于傳感器的用戶方向定位方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

1)設備運動信息獲取和數據預處理；

以任意頻率實時讀取慣性傳感器的加速度和角速度數據，得到設備的運動信息；

采用均值濾波方式處理數據，降低噪聲，并固定數據的輸出頻率；

2)姿態解算

包括以下步驟：2a)由加速度計計算設備的俯仰角和橫滾角；2b)通過陀螺儀測量設備的角速度，通過積分計算載體的俯仰角和橫滾角；采用互補濾波將2a)和2b)得出的俯仰角和橫滾角分別進行融合，得出的俯仰角和橫滾角表示設備和用戶的傾斜關系；

3)步行狀態檢測

3a)對步驟1)的加速度，計算其模值，并消除重力加速度的影響，得到運動加速度；

3b)基于步驟3a)中的運動加速度，采用峰值檢測，檢測用戶的步行狀態；

4)水平加速度計算

根據步驟3a)的運動加速度和步驟2)得出的俯仰角和橫滾角，將運動加速度投影到水平面,得到水平面的運動加速度；

5)方向匹配模塊

當步驟3)檢測到用戶在步行過程的最大運動加速度時，與當時的水平運動加速度進行匹配，得出設備與用戶的方向關系。

2.根據權利要求1所述的基于傳感器的用戶方向定位方法，其特征在于：其中，步驟1)包括以下步驟：

以任意時間間隔T₀實時讀取慣性傳感器,得到設備的三軸加速度(f_0x,f_0y,f_0z)和三軸角速度(ω_0x,ω_0y,ω_0z)；

采用均值濾波方式處理步驟1中的數據，降低噪聲，得到采樣間隔T的三軸加速度(f_x,f_y,f_z)和三軸角速度(ω_x,ω_y,ω_z)：

T＝N·T₀

。

3.根據權利要求1所述的基于傳感器的用戶方向定位方法，其特征在于：其中，步驟2)包括以下公式：

由加速度計計算時刻t俯仰角θ_f(t)和橫滾角φ_f(t)的公式為：

g＝9.8m/s²

由陀螺儀計算時刻t的俯仰角θ_ω(t)和橫滾角φ_ω(t)的公式為：

θ_ω(t)＝θ(t-T)+ω_x(t)·T

φ_ω(t)＝φ(t-T)+ω_y(t)·T

θ(t-T)和φ(t-T)為時刻t-T的系統俯仰角和橫滾角；則時刻t的系統俯仰角和橫滾角為：

θ(t)＝θ_ω(t)·(1-α)+θ_f(t)·α

φ(t)＝φ_ω(t)·(1-α)+φ_f(t)·α

其中α為由加速度計計算俯仰角和橫滾角的權重，計算公式為：

其中，常數t₀和s₀是經驗常數，由用戶設定。