[发明专利]基于人体多方位运动模式的空间定位算法

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS惯性传感器导航领域，特别涉及行人航迹推算及惯性导 航领域中的应用。

背景技术

关于人体定位的方法研究有很多，但部分定位方法存在一定缺陷。如基于移 动通信网络的辅助GPS(A-GPS)定位在地下室等封闭空间无法正常接收卫星信 号、无线局域网(WLAN)信号很容易受到其他信号干扰，定位精度较低、射频 标签(RFID)定位易受环境干扰、红外线定位技术功耗较大且常常会受到室内 墙体或物体的阻隔，实用性较低、超宽带无线(UWB)定位此类设备的造价较 高，不利于普及、超声波定位时超声波在传输过程中衰减明显，从而影响其定位 有效范围。

惯性系统不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量，是一种自主导航系统， 故隐蔽性好且不受外界电磁干扰的影响，可全时间地工作于空中、地球表面乃至 水下。惯性系统能提供位置、速度、航向和姿态角信息，所产生的导航信息连续 性好而且数据更新率高，短期精度高，稳定性好。

当前利用惯性传感器定位技术，对人体坐标的解算都只考虑的单一的前进行 走运动模式，不符合人体实际的多方位运动，因此，对人体实际多方位运动定位 需要可靠的算法解算人体的坐标对人体进行定位。

发明内容

有鉴于此，本发明所解决的技术问题是提供一种基于人体多方位运动模式的 空间定位算法。拓展了MEMS惯性传感器自主导航应用领域。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供的各种不同运动模式下自主导航算法的硬件平台是手持终端里 集成的MEMS惯性测量单元。

本发明提供的各种运动模式切换时，自主定位算法的实时更新条件，包括三 轴加速度计数据模值以及三轴加速度计单轴数据相位变化情况；

所述三轴加速度计数据模值以及三轴加速度计单轴数据相位，用于判断运动 模式切换类型；利用多方位运动模式空间定位算法坐标推算公式计算出人体位置 的坐标对行人进行定位。

与现有技术相比，本发明的优点在于：用户在定位时不受运动模式的限制， 可以自由的多方位运动，不局限于前进行走的运动模式，对于基于MEMS惯性 传感器在人体实际生活中的导航起到极大的推动作用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作 进一步的详细描述，其中：

图1为多方位运动模式空间定位算法流程。

图2为空间定位模型。

图3为前进运动、后退运动模型。

图4为左横向运动、右横向运动模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

本算法的流程如图1所示。

使用三轴加速度计模值以及三轴加速度计单轴数据相位，判断出人体运动模 式及步态。通过EKF算法融合三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计数据求 得行人的航向。利用气压计解算人体高度。空间定位模型如图2。

下文为多方位运动模式空间定位算法坐标推算公式的实施方式。

当人体运动模式只有前进行走和后退行走时，二维运动模型如图3，行人从 A点前进行走到B点，再从B点后退行走到C点。用式(1)进行坐标和位置解 算。