[發(fā)明專利]基于室內(nèi)平面圖拓撲信息的步長實時計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810551906.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108871333B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 金華航大北斗應(yīng)用技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G06K9/62
• 代理公司: 杭州華鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33217
• 代理人: 夏華棟

本實施例提供了基于室內(nèi)平面圖拓撲信息的步長實時計算方法，屬于導航領(lǐng)域，包括根據(jù)MEMS—IMU數(shù)據(jù)結(jié)合室內(nèi)平面圖拓撲信息，借助粒子濾波對用戶進行腿長識別，確定腿部長度；對MEMS—IMU數(shù)據(jù)進行積分，獲取用戶腰部中心變化范圍；將得到的腿部長度和腰部變化范圍代入腿部扇形模型，得到用戶的步長數(shù)據(jù)。通過利用室內(nèi)平面圖拓撲信息，基于初次直角轉(zhuǎn)彎點位置是否為可達區(qū)域?qū)Ξ斍坝脩敉乳L的初步篩選，利用腰部重心高度變化識別同一用戶單次邁步之間差異。充分利用室內(nèi)平面圖拓撲信息，避免用戶手動輸入，用戶體驗良好；具備識別不同用戶和同一用戶不同步伐之間行為差異的雙重功能；無須提前訓練模型，可達到實時計算當前用戶步長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導航領(lǐng)域，特別涉及基于室內(nèi)平面圖拓撲信息的步長實時計算方法。

背景技術(shù)

在眾多室內(nèi)定位技術(shù)中，慣性定位是一種不依賴環(huán)境的無源定位手段。它通過MEMS-IMU(Micro Electro Mechanical System-Inertial Measurement Units)采集用戶運動過程中的加速度、角速度和周圍地磁信息，利用慣性定位算法得到用戶連續(xù)運動軌跡。隨著微機械技術(shù)和智能手機的迅猛發(fā)展，慣性測量傳感器模塊已成為移動設(shè)備(如智能手機、平板電腦)的標配，為用戶室內(nèi)定位提供了硬件支持。慣性定位算法可以分為積分式和計步式兩種。智能手機中慣性器件成本低廉、精度不高，不足以承受積分式算法快速增長的累積誤差。因此，采用計步式的PDR(Pedestrian Dead Reckoning)算法進行用戶室內(nèi)定位與導航。

在PDR的三個計算模塊中，用戶步長為用戶個體生理學特征，不同用戶以及同一用戶單次邁步均存在個性化差異。在各種影響用戶步長的生理學特征中，腿長對步長的影響最為明顯，但是此信息很難從用戶處獲取。此外，同一用戶單次邁步之間都存在不可忽略的邁步行為差異性。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明提供了基于室內(nèi)拓撲圖和腰部重心位移的步長實時計算方法。

為了達到上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了基于室內(nèi)平面圖拓撲信息的步長實時計算方法，所述實時計算方法，包括：

根據(jù)MEMS—IMU數(shù)據(jù)結(jié)合室內(nèi)平面圖拓撲信息，借助粒子濾波對用戶進行腿長識別，確定腿部長度；

對MEMS—IMU數(shù)據(jù)進行積分，獲取用戶腰部中心變化范圍；

將得到的腿部長度和腰部變化范圍代入腿部扇形模型，得到用戶的步長數(shù)據(jù)。

可選的，所述根據(jù)MEMS—IMU數(shù)據(jù)結(jié)合室內(nèi)平面圖拓撲信息，借助粒子濾波對用戶進行腿長識別，確定腿部長度，包括：

對腿長粒子進行初始化處理；

根據(jù)MEMS—IMU數(shù)據(jù)計算出不同腿長粒子在室內(nèi)初次直角轉(zhuǎn)彎的位置；

結(jié)合室內(nèi)拓撲信息對腿長粒子是否處于可達區(qū)域進行判斷，基于判斷結(jié)果對腿長粒子進行賦值，基于腿長粒子對應(yīng)的數(shù)值對均勻分布邊界進行更新；

在更新后的粒子群中進行粒子重采樣，基于目標范圍內(nèi)存活粒子群的均值確定腿部長度。

可選的，所述對MEMS—IMU數(shù)據(jù)進行積分，獲取用戶腰部中心變化范圍，包括：

進行步頻檢測，根據(jù)步頻檢測的波峰波谷確定腰部重力方向零速時刻；

對重力方向的加速度進行積分運算，獲取重力方向上用戶的速度與位移結(jié)果。

可選的，在進行步頻檢測前，所述實時計算方法，還包括：

選用巴特沃斯帶通濾波器屏蔽重力加速度和高頻噪聲。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：