[發明專利]一種基于智能手機的自主式行人定位方法

在審

• 申請號: 202010721022.2
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111829516A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 趙紅宇;程萬里;仇森;王哲龍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 大連格智知識產權代理有限公司 21238
• 代理人: 劉琦

1.一種基于智能手機的自主式行人定位方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1，對手機內置的信息采集設備進行誤差校準；

步驟2，采集人體在初始狀態下的姿態數據，并進行姿態解算與系統初始對準；

步驟3，采集行人正常行走時的大腿擺動角度信號數據，并進行行人跨步檢測；

步驟4，利用得到的行人跨步檢測結果，基于梯度下降法的航向估計算法，進行陀螺儀與加速度計兩種傳感器的數據融合并求解四元數；

步驟5，利用如下的基于加速度計測量值的步長估計模型，進行行人步長估計：

其中，M₁表示模型一對應的跨步長估計結果，k₁表示該跨步長模型對應的參數，acc_m為剔除本地重力的合加速度值，N表示一個跨步周期里的加速度采樣點的個數；

步驟6，利用得到的跨步長估計結果，進行基于粒子濾波的地圖匹配，實現行人定位的更新；

步驟601，在行人航跡推算系統下，利用如下粒子濾波狀態轉移方程，得到粒子濾波的量測方程，進而得到粒子濾波下一次迭代可能出現的行人航向角和跨步長粒子，進而實現行人定位的更新：

粒子濾波的狀態轉移方程中，系統的狀態量為航向角的變化量△ψ^k和跨步長SL^k為系統輸入，由航向估計算法和跨步長估計算法得出，由此可以推出粒子濾波的量測方程為：

其中，與分別為跨步長的噪聲和航向角增量的噪聲；

步驟602，對步驟601得到的新的粒子利用線段相交模型進行粒子穿墻判斷，將相鄰兩步的粒子進行連線，若該線段與墻體所組成的線段相交，且交點在線段上，則認定該粒子為無效的粒子；以此進行粒子權重更新，完成行人定位的更新。

2.根據權利要求1所述的基于智能手機的自主式行人定位方法，其特征在于，所述信息采集設備包括：加速度計、陀螺儀和磁力計。

3.根據權利要求1所述的基于智能手機的自主式行人定位方法，其特征在于，步驟2，采集人體在初始狀態下的姿態數據，并進行姿態解算與系統初始對準，包括以下過程：

步驟201，采集人體在初始狀態下的姿態數據；

步驟202，根據導航系下的重力矢量在傳感器坐標系下的投影關系，確定歐拉角中俯仰角和橫滾角的數值；

步驟203，根據確定的歐拉角中俯仰角和橫滾角的數值，并利用得到的航向角，得到完整的初始歐拉角，進而實現姿態解算與系統初始對準。