[發明專利]一種行人航跡推算質量控制方法

在審

• 申請號: 202210166227.8
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114623825A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 柳景斌;楊盛;龔曉東;黃格格;趙智博;白羽;劉德龍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C21/12
• 分類號: G01C21/12;G01C21/16;G01C21/18;G01C21/20
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種行人航跡推算質量控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，結合手機內置三軸陀螺儀和三軸加速度數據，結合慣性導航陀螺積分原理，運用低動態狀態下檢測重力加速度，得到當地坐標系下東方向和北方向角速度測量值，以此得到手機動態性指標；

步驟2，結合手機內置三軸加速度數據，運用滑動窗口平滑加速度數據；運用步頻檢測方法探測行人行走步伐時刻，并記錄每步間隔內的平滑加速度數據；

步驟3，結合每步間隔內的平滑加速度數據，運用動態時間規整算法DTW計算相鄰步伐間加速度數據的相似性，以此得到行人運動連續性指標；

步驟4，結合手機動態性指標和行人運動連續性指標，得到行人航跡推算質量控制指標，為PDR遞推質量提供依據；所述行人航跡推算質量控制指標即為手機動態性指標與行人運動連續性指標的乘積；

步驟5，結合基于PDR的多源融合卡爾曼系統，通過行人航跡推算質量控制指標，動態調整多源融合卡爾曼系統時間更新的過程噪聲，以此實現對行人航跡推算的質量控制。

2.如權利要求1所述的一種行人航跡推算質量控制方法，其特征在于：步驟1的具體實現方式如下；

運用三軸陀螺儀與三軸加速度數據，判斷手機是否屬于低動態狀態，如公式1所示；在低動態狀態下運用三軸加速度測量值實時校正陀螺積分系統；基于陀螺積分系統，計算當地坐標系下東方向角速度測量值和北方向角速度測量值，得到手機動態性指標，如公式2所示；

其中，M表示低動態狀態判斷窗口數目，g表示當地重力加速度，f_i和ω_i分別表示第i個三軸加速度測量幅值與三軸陀螺儀測量幅值，σ_f和σ_ω分別是加速度計噪聲測量值和陀螺儀傳感器噪聲測量值，γ表示低動態狀態判斷閾值，ω_e表示當地坐標系下東方向角速度測量值，ω_n表示當地坐標系下北方向角速度測量值，A_indicator表示手機動態性指標。

3.如權利要求1所述的一種行人航跡推算質量控制方法，其特征在于：步驟2的具體實現方式如下；

結合手機內置三軸加速度數據，得到加速度幅值結果，并對加速度幅值結果進行滑動窗口平滑，如公式3-4所示；運用步頻檢測方法得到行人步伐時刻，記錄該步伐內的平滑加速度數據，如公式5所示；

其中，t_i表示采樣時間，acc_x、acc_y、acc_z表示三軸加速度原始測量值，表示t_i時刻下加速度幅值，表示平滑后的加速度幅值結果，N表示該步伐內的平滑加速度數據。

4.如權利要求3所述的一種行人航跡推算質量控制方法，其特征在于：步驟3的具體實現方式如下；

結合步驟2得到的相鄰步伐間平滑加速度數據，運用動態時間規整算法計算對應步伐加速度數據相似性，如公式6-8所示；

B_indicator＝DTW(N,M) (8)

其中，N表示第N步伐內的平滑加速度數據，M表示第M步伐內的平滑加速度數據，DTW表示動態時間規整算法，B_indicator表示行人運動連續性指標。

5.如權利要求1所述的一種行人航跡推算質量控制方法，其特征在于：步驟4的具體實現方式如下；

結合步驟1得到的手機動態性指標與步驟3得到的行人運動連續性指標，得到行人航跡推算質量控制指標，如公式9所示，根據行人航跡推算質量控制指標數值大小，為PDR遞推質量提供數值判斷依據；

C_indicator＝A_indicator·B_indicator (9)

其中，A_indicator表示手機動態性指標，B_indicator表示行人運動連續性指標，C_indicator表示行人航跡推算質量控制指標。