[发明专利]用于估计对象的运动的系统和方法

说明书

一种用于估计对象的运动、方向、位置以及轨迹的方法，该方法包括：获取传感器数据、估计对象的姿态、估计对象的高度、提取特征、对运动进行分类、选择运动模型以及估计运动参数。还公开了用于执行该方法的系统。

技术领域

在一个广泛的方面，本公开涉及确定对象的运动。

背景技术

不能直接观察环境的移动自含传感器系统不可避免地会遭受传感器漂移，并且因此，在定位中经历积累误差。另外，能够直接观察环境或者根据在环境内分布的传感器进行测量的许多定位系统容易发生误差，这是因为：所采用的传感器的测量特性(例如，射频(RF)测量和建筑物材料)的性质；在操作的环境内的干扰或障碍物(例如，建筑物布局；由于城市环境中的拥挤现象、照明水平的改变、差的全球定位系统(GPS)卫星覆盖而引起的激光和摄像头视场的阻碍)；和/或与操作的环境内观察到的地标或特征相关联的贫乏的信息(例如，关于基于特征的/基于地标的定位与映射的信息)。这些问题由于使用有噪声的并且遭受着固有问题和测量不准确的低成本传感器而变得复杂。

已知可以用于跟踪移动对象(例如移动的有价值的人或物(asset))来获得对移动对象的定位、跟踪和/或轨迹估计的多种系统，例如，GPS、惯性传感器设备和非惯性传感器设备。尽管GPS是用于室外跟踪应用的有用的跟踪系统，但是当将GPS应用在室内和城市导航或跟踪时存在许多限制。例如，在室内环境中并且与建筑物极接近时，GPS卫星的视线可能基本上被遮蔽，并且GPS信号可能被极度衰减。随着信号的减弱，GPS接收器难以接收GPS信号从而难以计算准确的位置信息。

惯性跟踪系统通常从传感器例如陀螺仪和加速度计获得读数来估计对象的相对路径。然而，惯性系统可能会由于以下因素而随着时间推移积累大的误差：例如传感器偏置的漂移、传感器的内部偏移、灵敏度差、非线性和测量限制、以及通过这样的系统实现的位置确定方法(例如算法)的局限。另外，依据跟踪对象的尺寸和成本要求可能需要使用较便宜且耐用的惯性传感器，这潜在地增加了系统中的漂移。

由于需要在各个跟踪位置处安装许多发射器/接收器设备，所以使用来自不同参考点的信号来计算对象的位置的信号分析方法可能会是不可行的，并且由于穿过各种建筑材料传播的信号的多径效应，所以该信号分析方法可能具有大的瞬时误差。

作为另一示例，尽管在不存在磁干扰时使用磁场传感器可以提供对方位角的精确检测，但是由于来自建筑物结构、电线以及其他的本地磁源的干扰，所以在建筑物中从这些设备获取的数据常常会是不精确的。

因此，需要改进的方法、系统、计算机程序产品和/或计算机可读的指令介质，该改进的方法、系统、计算机程序产品和/或计算机可读的指令介质解决或至少改进现有技术中固有的上述问题中的一个或更多个。

在本公开中，对任何现有出版物(或从现有出版物衍生的信息)的参考或者对任何已知事项的参考不被视为并且不应当被视为承认或认可或者以任何形式暗示现有出版物(或从现有出版物衍生的信息)或者已知事项构成本说明书涉及的领域中的公知常识的一部分。

发明内容

在一个广泛的方面，本公开内容涉及确定对象的位置、运动、速度、姿态、轨迹以及路径等。在一个实施例中，提供了一种使用传感器系统来确定对象的位置、轨迹、路径等的方法和/或系统，其中对象可能在这样的环境中移动：对于该环境，对象的绝对位置或适当准确的位置不可能通过传感器系统来直接地或可靠地获得。在另一个实施例中，提供了一种基于将惯性导航、特征提取以及运动分类进行组合来估计对象的位置、运动、速度、姿态和/或轨迹的方法和/或系统。

所提及的“对象”应当被广义地解释并且可以包括例如移动的有价值的人或物、物品、机器人、车辆、人、动物、任何类型的目标、移动或蜂窝电话、被动对象等。

附图说明

示例性实施例应当根据以下描述而变得明显，该描述通过结合附图描述的仅作为至少一个优选的但非限制性的实施例的示例给出。