[发明专利]一种基于四元数和卡尔曼滤波的人体姿态解算方法

摘要

本发明公开了一种基于四元数和卡尔曼滤波的人体姿态解算方法，步骤如下确定载体坐标系和导航坐标系，并确定姿态矩阵；加速度计、陀螺仪和磁强计分别采集加速度、角速度和磁感应强度信号，然后对人体姿态检测系统进行初始对准，求得初始的姿态角即俯仰角、翻滚角和航向角，并将初始姿态角转化为初始化四元数；根据四元数微分方程进行系统建模，以初始化四元数为测量值输入，采用卡尔曼滤波算法对姿态数据进行数据融合输出估计值，即更新后的四元数；将更新后的四元数进行归一化处理，作为最终的姿态信息，并更新姿态矩阵，得到更新后的姿态角。本发明有效地提高了人体姿态检测的精度，响应速度快，具有良好的稳定性和实时性，具有广阔的应用前景。

主权项

一种基于四元数和卡尔曼滤波的人体姿态解算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定载体坐标系和导航坐标系，根据已确定的坐标系确定姿态矩阵；步骤2，加速度计、陀螺仪和磁强计分别采集加速度、角速度和磁感应强度信号，根据采集到的姿态数据对人体姿态检测系统进行初始对准，求得初始的姿态角即俯仰角、翻滚角和航向角，并将初始姿态角转化为初始化四元数；步骤3，根据四元数微分方程进行系统建模，以初始化四元数为测量值输入，采用卡尔曼滤波算法对姿态数据进行数据融合输出估计值，即更新后的四元数；步骤4，将更新后的四元数进行归一化处理，作为最终的姿态信息，并以归一化处理后的四元数更新姿态矩阵，得到更新后的姿态角。