[发明专利]一种将手机内置传感器采集数据从手机坐标系转换到参考坐标系的处理方法

说明书

本发明公开了一种将手机内置加速度传感器采集的三轴加速度数据从手机坐标系转换到大地参考坐标系的处理方法。该参考坐标系基于标准正交基且完全独立于手机坐标系，转换后的三轴加速度数据有了清晰的物理含义，能够更准确地反映出手机使用者在每个轴的运动趋势，X、Y轴数据记录用户在水平方向（前/后、左/右）的移动，Z轴数据记录用户在垂直方向（上/下）的移动。从而有效减少手机方位对内置加速度传感器采集数据的影响，对手机使用者的行为识别正确率得到显著提高；该方法在基于移动终端的情景感知中有广泛的应用价值。

技术领域

本发明提出了一种将手机内置传感器采集的三轴加速度数据从手机坐标系转换到大地参考坐标系的处理方法，该方法涉及到移动通信、模式识别和情景感知等领域。

背景技术

目前基于智能手机的行为识别是环境智能中的一个研究热点，具有极其广泛的应用前景。智能手机内置的多种传感器如加速度传感器、陀螺仪、磁力计、方向传感器等可以对不同的运动、方向和外部环境进行感知，特别在监测设备的移动和位置变化时，能获得较精确的原始三维数据；但这些数据都是基于手机坐标系，当手机放置的位置或者方向发生改变时采集到的数据会随之改变。现实中由于手机用户使用习惯的个性化，如手机放置位置不同，是常握在手中，还是放在裤兜或手提包里，以及手机具体的方向不同，都将会直接影响对用户行为进行识别分类的结果。

在现有的同类研究中，大多数使用手机内置的加速度传感器来检测用户的运动情况。目前国外学者大多采用对每个轴的加速度去除重力矢量，或者选择手机的某些特定摆放位置进行坐标映射来实现对原始加速度的补偿修正；由此可见，传感器放置的位置和方向对行为识别的正确率有很大影响。实际应用中鉴于用户使用习惯的多样性和手机的摆放位置是任意的，因此将手机内置传感器采集的三轴加速度数据从手机坐标系转换到统一参考坐标系具有普遍适用性，将会对行为识别正确率有显著提高和广泛的应用前景。

第200710075404.7号中国专利申请公开一种控制手机播放音乐的方法。通过加速度传感器感知用户甩动手机的不同方向，传递不同的方位信息给音乐播放器，从而进行相应的歌曲切换或音量调节操作。但用户在甩动手机时，因手机方向与地表水平面的垂直或平行方向必定存在偏差，利用检测到的加速度数据进行判断处理时会产生误操作，如播放音量会忽增忽减，从而无法按照用户实际需求来控制手机音乐播放。

第201410654221.0号中国专利申请公开了一种基于智能手机加速度传感器实时交通路况估计方法。通过智能手机自带的加速度传感器采集加速度信息，并用手机的内存对测得的数据进行处理，利用离线训练好的模型估计路况信息。实施过程中需利用智能手机的加速度传感器、方向传感器和GPS，通过测量车辆的启动状态来实现车辆坐标系和手机坐标系之间的转化和校正。但该发明中没有明确智能手机在车上的具体方向和位置，忽略了在实际路况中车辆坐标系与大地参考坐标系的不一致性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种将手机内置加速度传感器采集的三轴加速度数据从手机坐标系转换到大地参考坐标系的处理方法，转换后的三轴加速度数据有了更清晰的物理含义，减少手机方位对采集数据的影响，在基于移动终端的情景感知中有广泛的应用价值。

本发明是一种将手机内置加速度传感器采集的三轴加速度数据从手机坐标系转换到大地参考坐标系的处理方法，其特征在于，本专利中的大地参考坐标系是基于标准正交基，且完全独立于手机坐标系。X轴方向正切手机当前所在位置的地面，直指东方；Y轴方向同样正切于该地面指向磁北极；Z轴方向则垂直于地面指向天空。而手机坐标系的确定与手机屏幕相关。x轴为手机屏幕平面中向右指的方向，反之为-x；y轴为手机屏幕平面中向上指的方向，垂直于x轴；而z轴为垂直于手机屏幕平面正上方向外指的方向。