[发明专利]一种基于广义似然比统计曲线几何变换的零速检测方法

说明书

本发明公开了一种基于广义似然比统计曲线几何变换的零速检测方法，包括以下步骤：S1：利用集成在惯性测量单元中的陀螺仪和加速度计输出的测量值构建广义似然比统计曲线；S2：通过信号的平移方法求取可能的零速区间；S3：对广义似然比统计曲线进行几何变换；S4：通过几何变换之后的广义似然比统计曲线之间的差值剔除伪零速区间；S5：通过几何变换之后的广义似然比统计曲线之间的对称关系剔除零速区间内的非零速边缘点。本方法模型简单，具有普适性，且计算复杂度低。

技术领域

本发明涉及导航算法领域，特别是涉及一种基于广义似然比统计曲线几何变换的零速检测方法。

背景技术

基于积分工作方式的行人惯性导航系统存在误差累积的特点，对于低精度的MEMS-SINS而言，这种误差累积尤为迅速，抑制系统误差的增长是行人惯性导航系统工作的基础。零速修正(zero velocity update ZUPT)是一类提高MEMS-SINS独立工作条件下行人导航定位精度的有效方法。零速检测是零速修正的前提，漏检会降低修正频率，虚检会带来错误修正，二者均会降低行人导航定位精度。目前常用的零速检测方法主要分为两类，分别为基于阈值判断和基于机器学习的检测方法。

然而由于行人群体差异、步态差异以及低精度MEMS-IMU的低信噪比等原因，基于阈值判断的零速检测方法存在对不同运动状态、不同个体适应性差等问题。而人工智能技术过度依赖于训练数据的普遍性和训练模型自身的泛化能力，存在算法复杂、不易训练的不足，在实际使用中受到一定限制。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种计算复杂度低的基于广义似然比统计曲线几何变换的零速检测方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的基于广义似然比统计曲线几何变换的零速检测方法，包括以下步骤：

S1：利用集成在惯性测量单元中的陀螺仪和加速度计输出的测量值构建广义似然比统计曲线；

S2：通过信号的平移方法求取可能的零速区间；

S3：对广义似然比统计曲线进行几何变换；

S4：通过几何变换之后的广义似然比统计曲线之间的差值剔除伪零速区间；

S5：通过几何变换之后的广义似然比统计曲线之间的对称关系剔除零速区间内的非零速边缘点。

进一步，所述步骤S1通过以下过程实现：

设惯性测量单元输出的测量值为：

式中为IMU在k时刻输出的加速度计的3维测量数据，为IMU在k时刻输出的陀螺仪的3维测量数据；

通过式(2)获得广义似然比统计曲线T(n)：

式中Ω_n为IMU测量时间序列的窗口，是加速度计的观测噪声方差，是陀螺仪的观测噪声方差，是在窗口Ω_n内加速度计数据的平均值，N表示窗口长度，g是重力加速度。

进一步，所述步骤S2通过以下过程实现：

S2.1：通过式(3)对广义似然比统计曲线T(n)进行平移变换，获得平移变换之后的广义似然比统计曲线T_{mov_u}(n)：

T_{mov_u}(n)＝T(n-m)+ΔY (3)

式中m为右移采样点数，ΔY为上移大小值；

S2.2：ΔY通过下面方法确定：