[發(fā)明專利]一種基于可穿戴慣性測(cè)量單元和紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)人體定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910791829.0
• 申請(qǐng)日: 2019-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN110487270A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亮;楊凱;黃帥;金尚忠;徐時(shí)清;張淑琴;谷振寰;楊家軍;祝曉明;徐瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/16
• 分類號(hào): G01C21/16;G01C21/00;G01C21/20;G01J5/00;G01J5/34;H04B10/11
• 代理公司: 33333 杭州杭欣專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 潘欣欣<國際申請(qǐng)>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開了一種基于可穿戴慣性測(cè)量單元和紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)人體定位方法，屬于電子定位領(lǐng)域，該方法具體包括由可穿戴慣性測(cè)量單元獲取運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，構(gòu)建人體運(yùn)動(dòng)模型、利用環(huán)境中的紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)，融合室內(nèi)地圖信息減小積累誤差和采用定位融合算法實(shí)現(xiàn)人體室內(nèi)精確定位。本發(fā)明采用紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)數(shù)據(jù)，融合室內(nèi)地圖信息進(jìn)行精確室內(nèi)定位，人體運(yùn)動(dòng)模型算法通過步態(tài)識(shí)別、步長估計(jì)和航向估計(jì)構(gòu)建出佩戴手環(huán)人員的運(yùn)動(dòng)模型，利用環(huán)境中布置的紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行輔助定位，消除因時(shí)間積累的誤差，進(jìn)一步提高定位精度，最后通過定位跟蹤融合算法確定人體位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子定位技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可穿戴慣性測(cè)量單元和紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)人體定位方法。

背景技術(shù)

新世紀(jì)以來我國逐步進(jìn)入老年化社會(huì)，老年人的生活質(zhì)量和獨(dú)立生活保障成為問題，智能家居能很好的解決這些需求，智能家居產(chǎn)品中很多需要基于被服務(wù)人員的位置信息。傳統(tǒng)的GPS全球網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)在室外可以實(shí)現(xiàn)很好的定位，在室內(nèi)有鋼構(gòu)、家電等金屬材料的干擾和信號(hào)強(qiáng)度的衰減導(dǎo)致室內(nèi)不能實(shí)現(xiàn)精確定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于可穿戴慣性測(cè)量單元和紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)人體定位方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于可穿戴慣性測(cè)量單元和紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)人體定位方法，該方法具體包括如下步驟：

S1、由可穿戴慣性測(cè)量單元獲取運(yùn)動(dòng)的加速度、角速度數(shù)據(jù)，構(gòu)建人體運(yùn)動(dòng)模型；

S2、利用環(huán)境中的紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)所觀測(cè)的新的位置節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，融合室內(nèi)地圖信息減小積累位置節(jié)點(diǎn)誤差；

S3、采用定位融合算法實(shí)現(xiàn)人體室內(nèi)精確定位。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的S1中，可穿戴慣性測(cè)量單元固定在腰部盆骨位置，所述的構(gòu)建人體運(yùn)動(dòng)模型的算法為改進(jìn)的步行者行位推算算法。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的改進(jìn)的步行者行位推算算法包括如下步驟：

a、利用雙自適應(yīng)閾值的步態(tài)識(shí)別，使用傳感器得到原始加速度幅值；

b、利用低通濾波平滑處理去除高頻噪聲和尖刺；

c、通過處理后波形的波峰和波谷和閾值的大小進(jìn)行步態(tài)識(shí)別，設(shè)置更新閾值的限制條件作為能量突變的緩沖作用。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的步驟a中，采用走路的頻率和加速度方差的線性組合表示步長；由可穿戴慣性測(cè)量單元的傳感器通過對(duì)垂軸方向上的角速度積分估計(jì)行走時(shí)的航向角變化。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的S2中，環(huán)境中的紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)配置帶有標(biāo)識(shí)的熱釋電紅外傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)一個(gè)區(qū)域，當(dāng)處于紅外傳感器區(qū)域內(nèi)的人從一個(gè)區(qū)域移至另一個(gè)區(qū)域時(shí)，會(huì)觸發(fā)新的節(jié)點(diǎn)，觸發(fā)的新節(jié)點(diǎn)信息融合環(huán)境地圖時(shí)可以用于定位時(shí)的限制條件。

上述方案中，需要說明的是，紅外觸發(fā)信息可達(dá)性的概率模型為：

式中，為熱釋電紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)值，為新觸發(fā)的觀測(cè)值給定時(shí)人在位置的概率，為位置的可達(dá)性，作為預(yù)設(shè)環(huán)境地圖信息。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的S3中，定位跟蹤融合算法包括如下步驟：

1)根據(jù)輸入可穿戴慣性測(cè)量單元傳感器得到的加速度、角速度數(shù)據(jù)，熱釋電紅外傳感器網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)值，地圖信息以及重新采樣閾值，初始化粒子的位置、航向、和權(quán)值，檢測(cè)步態(tài)；

2)若檢測(cè)到一步則估計(jì)步長和航向，根據(jù)擴(kuò)散粒子更新粒子的權(quán)值，將粒子權(quán)值歸一化，計(jì)算整體粒子有效值；