[发明专利]智能设备的实时定位方法及系统

权利要求书

1.一种智能设备的实时定位方法，其特征在于,包括步骤：

S1、根据智能设备中的加速度传感器、重力加速度传感器和磁场传感器实时采集的数据，计算获得智能设备运动时在世界坐标系下的X、Y、Z轴加速度；

S2、根据预设截取周期依次截取并获得世界坐标系下的X、Y、Z轴加速度序列；其中，所述截取周期包括6～8个步伐周期，每一所述步伐周期是指携带所述智能设备的用户的平均步长所用时间；

S3、对当前截取周期所截取的Z轴加速度序列进行快速傅里叶变换后得到主频率f_step，并利用通带为[f_step-0.5Hz,f_step+0.5Hz]的带通滤波器分别对当前截取周期内所截取的X、Y、Z轴加速度序列进行滤波；

S4、将滤波后的Z轴加速度序列所构成的时域波形图中大于预设步伐阈值的每个波峰判定为一个步伐，从而得到当前截取周期的用户步伐数量；

S5、利用主成分分析算法对滤波后的X轴加速度序列和Y轴加速度序列进行计算，得到当前截取周期内智能设备的运动方向；

S6、利用公式(1)计算当前截取周期内智能设备的位移，并结合上个截取周期所记录的位置得到并记录当前位置：

S＝N*d*V_move； 公式(1)

其中，S为当前截取周期内智能设备的位移，N为当前截取周期的用户步伐数量，V_move为当前截取周期内智能设备的运动方向，d为用户的平均步长；

其中，还包括步骤：

S41、在滤波后的Z轴加速度序列所构成的时域波形图中，若存在M对大于预设步伐阈值的相邻两个波峰之间的时间间隔小于预设的最短步伐间隔，则将所述用户步伐数量减M，其中，M≥1。

2.如权利要求1所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S7、将步骤S6得到的当前位置与上个截取周期所记录的位置连接，从而得到智能设备的运动轨迹并显示。

3.如权利要求1所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述预设的最短步伐间隔为0.5秒。

4.如权利要求1所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述预设步伐阈值为0.5m/s²。

5.如权利要求1所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述预设截取周期为4秒；和/或，所述加速度传感器的采集频率为50Hz。

6.如权利要求1所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11、根据重力加速度传感器和磁场传感器实时采集的智能设备坐标系下的数据，计算得到智能设备坐标系与世界坐标系之间的旋转矩阵；

S12、将加速度传感器实时采集的智能设备坐标系下的X、Y、Z轴加速度与所述旋转矩阵相乘，从而获得智能设备运动时在世界坐标系下的X、Y、Z轴加速度。

7.如权利要求6所述的智能设备的实时定位方法，其特征在于，所述旋转矩阵为:

其中，R为转换矩阵，θ、γ分别表示方位角、俯仰角、滚动角，且满足公式(2)：

其中，G_X、G_Y、G_Z分别表示重力加速度传感器实时采集的智能设备坐标系下的X、Y、Z轴重力加速度，B_X、B_Y、B_Z分别表示磁场传感器实时采集的智能设备坐标系下的X、Y、Z轴磁通量。