[发明专利]步行导航仪

权利要求书

1.步行导航仪是一种为步行者开发的可以在GPS不可用的环境下使用的集定位、跟踪和导航等功能为一体的高精度电子设备。其特征在于同时使用惯性陀螺仪角度误差估计算法、惯性陀螺仪零速度更新算法和惯性陀螺仪脚载技术来达到定位的目的。

2.根据权利1要求所述的步行导航，其特征在于：

惯性陀螺仪角度误差估计算法是为了克服惯性陀螺仪测量角度精度下降快的缺点而设计的。该算法有效辨别和纠正惯性陀螺仪角度的偏移误差，使它能在长时间操作中保持较高的精度。算法根据人类行走特点和建筑物形状特点，对惯性陀螺仪测量得到的角度信息进行修正和平滑，提高它的精确度。例如，如果估计到墙体是直角弯90度，而测量值是89度，那么就可以将89度修正为90度。其特征在于，利用建筑物形状特点对惯性陀螺仪角度误差进行估计和修正的算法。

3.根据权利1要求所述的步行导航，其特征在于：

惯性陀螺仪零速度更新算法是为了克服惯性陀螺仪测量距离精度下降快的缺点而设计的。该算法周期性的更新惯性陀螺仪的加速度和速度等信息，有效避免测量误差的积累，使它能在长时间操作中保持较高的精度。由于惯性陀螺仪利用对加速度的测量值的一次积分得到速度、二次积分得到距离，所以微小的加速度测量误差经过长时间运行的积累会导致明显的速度和距离误差。为了克服误差的积累，本发明利用人类行走特点，寻找到沿各运动方向速度为零的特殊时刻，即脚落地的时刻，将此时刻的测量值归零，避免了测量误差的积累，大幅度提高了距离估计值的精确度。其特征在于，寻找惯性陀螺仪在运动中的零速度点，周期性的对惯性陀螺仪的速度归零和更新的算法。

4.根据权利1要求所述的步行导航，其特征在于：

惯性陀螺仪脚载技术是为了解决上述零速度更新算法中的关键问题而设计的，其关键问题是监测到人步行中的零速度点。本发明将惯性陀螺仪固定在人的鞋子上，当脚落地的时候会存在一个比较明显的停顿，惯性陀螺仪可以准确监测到这个时刻，从而运用零速度更新算法，将速度值归零，消除测量误差的积累。