[发明专利]应用于惯性导航的行人转向识别方法

说明书

本发明公开了一种应用于惯性导航的行人转向识别算法。通过智能终端携带的陀螺仪进行积分，得出行人在行走过程中的旋转角度。在行人转弯过程中，旋转角度会出现明显的上升沿或者下降沿，通过一个滑动窗口去捕捉这种上升沿或者下降沿，从而判断行人是否发生了转向以及转向角度大概多大，为惯性导航中的转向识别提供辅助。本发明所提出的滑动窗口捕获转向算法不受外界干扰，比如外界磁场，避免了在室内环境下磁场变化带来的磁场干扰问题；本发明通过滑动窗口捕获的上升沿与下降沿是由行人转向引起的，相比于漂移带来的变化，这种变化更为显著，因此，滑动窗口只会捕获到行人转向，从而避免陀螺仪漂移的问题。

技术领域

本发明适用于室内定位领域中的惯性导航，特别是惯性导航中的行人行走方向的判断。

背景技术

随着移动互联网的发展和智能手机等移动设备的普及，人们对位置服务的需求日益强烈。在室外可以使用GPS，利用高德、Baidu等服务进行定位，但是在室内条件下很少能够获得GPS信号，特别是在没有GPS的大型室内环境下，如何实现室内定位是一个难题。可以通过布置海量的像蓝牙这样的无线信标实现室内定位，但是这种方式成本高，维护困难，过分依赖信标的定位系统不是一个好的定位系统。解决办法可以通过辅助以惯性导航技术，只在关键位置布置信标，做好纠正偏移。

在惯性导航中，判断行人行走方向一直是一个难题。可以使用磁场传感器测量得到的地磁方向作为行走方向，或者使用智能终端携带的陀螺仪进行积分得到用户的旋转方向，但是二者各有缺点。磁场易受外界干扰，通过滤波很难消除干扰；陀螺仪存在积分误差与漂移，且智能终端的传感器精度普遍较低，漂移严重。因此，如何权衡两者的利弊或者提出新的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决存在磁场干扰、陀螺仪漂移情况下的行人转向判断问题。本发明的滑动窗口捕获行人转向方法，适用于惯性导航中行人转向的判断以及转向角度的计算，具有高识别率、高可靠性、长时间稳定性的特点，同时避免了磁场干扰以及陀螺仪漂移所带来的问题。

通过分析窗口内数据的分布，增长趋势，判断此时行人是否开始转向，正在转向，转向结束，以及转向的方向，转向的角度大小。

技术方案为：

一种应用于惯性导航的行人转向识别方法，其特征在于，本发明通过智能终端携带的陀螺仪进行积分，得出行人在行走过程中的旋转角度。在行人转弯过程中，旋转角度会出现明显的上升沿或者下降沿，通过一个滑动窗口去捕捉这种上升沿或者下降沿，从而判断行人是否发生了转向以及转向角度大概多大，为惯性导航中的转向识别提供辅助。

本发明具体方法实现过程包括：

一、对智能终端的陀螺仪数据进行积分，θ＝∑dt*ω

这里θ指陀螺仪积分后的角度，dt指积分时间间隔，ω指陀螺仪角速度。

二、对积分角度进行滑动均值滤波，

θ'为滤波后的积分角度，length表示滤波窗口大小，t时刻，k-1表示当前时刻。

三、滤波后的积分角度值赋给滑动窗口。

四、对滑动窗口的两半部分进行分析，window1＝window[0:size/2]表示滑动窗口前半部分，window2＝window[size/2+1:size-1]表示滑动窗口后半部分，size表示滑动窗口大小，如果两半部分最大值与最小值之差大于阈值，则说明行人行走状态发生改变；如果window1最大值与最小值之差大于window2最大值与最小值之差，说明开始转向，否则，停止转向。

五、对开始转向与停止转向之间的角度进行比较，找出最大值与最小值之差即为转过的角度。

六、对开始转向与停止转向之间的每个窗口进行增长趋势的判断，如果同一增长趋势的窗口个数大于阈值，那么即可判断当前的转向方向。