[發(fā)明專利]基于小波變換檢測(cè)不連續(xù)性的室內(nèi)定位位移測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910943132.0
• 申請(qǐng)日: 2019-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN110657807B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧軍;習(xí)特銘;王澤;段宇鵬;楊文欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/16
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明公開一種基于小波變換檢測(cè)不連續(xù)性的室內(nèi)定位位移測(cè)量方法，其步驟包括：采集物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度信號(hào)；對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行小波閾值濾波；獲取突變點(diǎn)集合；確定突變區(qū)域集；對(duì)突變區(qū)域內(nèi)的加速度信號(hào)進(jìn)行帶限內(nèi)插處理；計(jì)算物體位移量。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中低通濾波會(huì)對(duì)加速度信號(hào)高頻細(xì)節(jié)造成損失的缺點(diǎn)，較好的刻畫了加速度信號(hào)的非平穩(wěn)特性，同時(shí)也克服了對(duì)加速度信號(hào)高頻細(xì)節(jié)刻畫不足影響測(cè)量物體位移值的精度的缺點(diǎn)，減少了室內(nèi)定位物體位移測(cè)量的誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及自主定位技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于小波變換檢測(cè)不連續(xù)性的室內(nèi)定位位移測(cè)量方法。本發(fā)明可用于測(cè)量載有加速度計(jì)的移動(dòng)物體的位移，進(jìn)一步為室內(nèi)定位提供位置信息。

背景技術(shù)

目前，室內(nèi)定位中測(cè)量物體位移的主要技術(shù)為利用慣性傳感器獲得物體的加速度信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)加速度信號(hào)做兩次積分來得到物體的位移值。但是由于慣性傳感技術(shù)本身的缺陷，其自身累積誤差導(dǎo)致加速度信號(hào)誤差較大，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量所得位移結(jié)果精度較低。

深圳市中興移動(dòng)通信有限公司在其申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)“一種利用加速度傳感器計(jì)算位移的方法和移動(dòng)終端”(申請(qǐng)?zhí)朇N201310066520.8，申請(qǐng)日2013.02.28，申請(qǐng)公布號(hào)CN103322956A，申請(qǐng)公布日2013.09.25)中公開一種通過利用平均加速度的方式獲取運(yùn)動(dòng)分類并得到位移值的方法。該方法將采集物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度值；并對(duì)采集的物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度值進(jìn)行低通濾波；根據(jù)加速度值對(duì)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行分類，再對(duì)分類后的運(yùn)動(dòng)形式分別進(jìn)行平均加速度值與加速度值的對(duì)應(yīng)匹配；根據(jù)經(jīng)過濾波器低通濾波的加速度值，判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)所屬的分類，以及根據(jù)所屬的分類中平均加速度值與加速度值的對(duì)應(yīng)匹配，得到當(dāng)前運(yùn)動(dòng)的平均加速度值，從而利用該平均加速度值得到位移值。該方法雖然對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行了低通濾波，使測(cè)量的位移精度有所提高。但是，該方法仍然存在的不足之處是，低通濾波會(huì)對(duì)加速度信號(hào)高頻細(xì)節(jié)造成損失，因此會(huì)對(duì)計(jì)算物體位移值產(chǎn)生誤差。

天津大學(xué)在其申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)“一種基于粒子濾波與小波變換的加速度計(jì)信號(hào)去噪方法”(申請(qǐng)?zhí)朇N201810415592.1，申請(qǐng)日2018.05.03，申請(qǐng)公布號(hào)CN108444471A，申請(qǐng)公布日2018.08.24)中公開了一種粒子濾波與小波變換相結(jié)合的加速度計(jì)信號(hào)去噪方法。該方法包括對(duì)粒子進(jìn)行初始化，將粒子濾波應(yīng)用于加速度信號(hào)去噪的預(yù)處理部分，保留了小波去噪的低熵性；根據(jù)觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間的關(guān)系，計(jì)算獲得每個(gè)粒子的權(quán)重，根據(jù)歸一化后的權(quán)重對(duì)粒子的狀態(tài)進(jìn)行初步估計(jì)，舍棄權(quán)重較小粒子，克服粒子退化現(xiàn)象；將加速度信號(hào)的初步狀態(tài)估計(jì)變換到小波域，選取合適的小波基和小波分解的層數(shù)，將獲得的初步狀態(tài)估計(jì)進(jìn)行小波分解：對(duì)小波分解的高頻系數(shù)進(jìn)行閾值量化，利用小波分解的各層系數(shù)對(duì)狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，重構(gòu)后的信號(hào)即為降噪后的加速度信號(hào)，最后對(duì)得到的加速度信號(hào)進(jìn)行二次積分即可獲得位移值。該方法雖然使測(cè)量的位移精度有所提高。但是，該方法仍然存在的不足之處是，沒有對(duì)加速度信號(hào)變化劇烈區(qū)域進(jìn)行針對(duì)處理，造成對(duì)加速度信號(hào)高頻細(xì)節(jié)刻畫不足。因此，會(huì)對(duì)物體位移量造成一定誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于小波變換檢測(cè)不連續(xù)性的室內(nèi)定位位移測(cè)量方法，在提高加速度信號(hào)突變區(qū)域高頻細(xì)節(jié)豐富度的同時(shí)，解決了室內(nèi)定位中由加速度信號(hào)求位移誤差大的問題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的思路是：首先采集加速度信號(hào)，利用小波閾值濾波法得到去噪后的加速度信號(hào)，然后利用小波變換檢測(cè)信號(hào)不連續(xù)性獲得加速度信號(hào)突變區(qū)域，再利用帶限內(nèi)插完成對(duì)突變區(qū)域內(nèi)的加速度信號(hào)的插值處理，可適用于室內(nèi)定位位移的測(cè)量。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體步驟如下：

步驟1，采集物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度信號(hào)；

步驟2，對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行小波閾值濾波：