[發明專利]一種基于SHE模型的腳步捷聯測高方法

有效

• 申請號: 201811530828.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109708630B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 夏鳴;楊東凱;修春娣
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于SHE模型的腳步捷聯測高方法，其特征在于，具體步驟包括：

步驟一：通過零速檢測讀取每個步周期內靜止狀態的高度

零速檢測信息包含靜止和運動兩種狀態，ZUPT＝1時為靜止狀態，ZUPT＝0時為運動狀態；第k個步態周期的靜止狀態下，MEMS-IMU輸出的n個高度值分別為h(k1),…h(kj),…,h(kn)，其中，h(kj)為第k個步態周期的靜止狀態下，慣導器件輸出的第j個的高度值；

步驟二：對零速靜止狀態的高度求平均

在第k個步態周期的靜止狀態下，對慣導器件解算出的n個高度值求代數平均，記作該步態周期內靜止狀態的高度h(k)：

步驟三：計算步間慣性高度增量

相鄰步周期中，步間慣性高度增量Δh(k)通過對慣性垂直方向的加速度進行二次積分方法求取；此方法計算出的Δh(k)有累積誤差和存在不穩定性，只用作判斷行人垂直方向的運動模式的依據；

上式中j表示每個步周期中的第j個采樣，取值為1，2，……N；a_z(k,j)表示第k個步周期中第j次采樣的加速度計在垂直方向的輸出；T_s表示MEMS-IMU的采樣輸出間隔；V_z(k,j-1)為第k個步周期中第j-1次垂直方向的速度采樣；V_z(k,0)表示第k-1個步態周期結束時垂直方向的速度；

步驟四：設定垂直運動模式分類門限值

垂直運動模式分類門限值為δ，取∣Δh(k)∣/2，取值為正；用于識別垂直運動模式；

步驟五：判定垂直運動模式

通過比較步間慣性高度增量Δh(k)與垂直運動模式分類門限值δ，判斷垂直方向的運動狀態；

步驟六：計算步間分類高度增量

上下樓梯時，行人逐步上臺階或者下臺階；假定每步跨越的臺階數相同，因此在垂直方向上，行人每步的上升與下降高度具有相當的規律性；根據SHE模型，步間分類高度增量Δh_cl(k)的計算如下：

其中，A為每個樓梯臺階的高度；0代表水平面內行走；-2A代表下樓梯；+2A代表上樓梯；A為每個樓梯臺階的高度，通過建筑圖紙或者建筑標準獲取；

步驟七：求取當前高度

在第k個步周期的靜止狀態，通過增量累加方法求取高度h(k)，計算方法如下：

h(k)＝h(k-1)+Δh_cl(k) (7)

步驟八：循環判斷

根據是否檢測到下一時刻的有效數據來判斷循環是否繼續；如果檢測到第k+1個步周期的數據，則進入步驟1重新開始更新當前高度；否則結束循環。

2.根據權利要求1所述的一種基于SHE模型的腳步捷聯測高方法，其特征在于：步驟5中，垂直方向的運動狀態分為如下三類：當Δh(k)大于門限值δ時，行人處于上樓梯狀態；當Δh(k)小于門限值-δ時，行人處于下樓梯狀態；當∣Δh(k)∣小于門限值δ時，行人為處于平面步行狀態。

3.根據權利要求1所述的一種基于SHE模型的腳步捷聯測高方法，其特征在于：A取0.16m。