[发明专利]一种基于双向滤波平滑技术的步进式行人导航方法

权利要求书

1.一种基于双向滤波平滑技术的步进式行人导航方法，其特征在于，所述行人导航方法包括：

步骤101，采集人体行走数据，其中，所述人体行走数据包括人体行走时的三维加速度数据和三维角速度数据；

步骤102，在第一前向算法通道中，先对采集到的人体行走数据进行误差校正，再对校正后的人体行走数据进行捷联惯导解算，获得人体行走时初步的姿态信息和速度信息；同时进行步态时相的检测和步进区间的划分，当检测到人体足部处于步态周期的支撑相时，在误差域进行姿态误差和速度误差的开环卡尔曼滤波估计；当划分出一个新的步进区间时，第一前向算法通道暂停，运行后向算法通道和第二前向算法通道；

步骤103，在后向算法通道中，对第一前向算法通道中估计出的姿态误差和速度误差进行平滑处理，得到经过平滑处理后的误差估计；

步骤104，在第二前向算法通道中，利用后向算法通道中平滑处理后的误差估计对第一前向算法通道中解算出的姿态信息和速度信息进行误差校正，再对误差校正后的速度信息进行积分，解算出人体行走时的位置信息，并返回步骤102继续运行第一前向算法通道。

2.根据权利要求1所述的行人导航方法，其特征在于，通过固联于人体足部的惯性传感器来采集人体行走数据，通过便携式导航上位机来存储和处理惯性传感器采集的人体行走数据。

3.根据权利要求2所述的行人导航方法，其特征在于，所述惯性传感器为微惯性传感器，所述微惯性传感器在封装时集成了一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪。

4.根据权利要求1所述的行人导航方法，其特征在于，在第一前向算法通道中，所述的先对采集到的人体行走数据进行误差校正，再对校正后的人体行走数据进行捷联惯导解算，包括：

利用以下公式进行人体行走数据的误差校正，得到误差校正后的人体行走数据：

ωk′b=KG(ωkb-ϵb)ak′b=KA(akb-▿b)]]>

其中，k表示离散采样点，b表示载体坐标系，表示陀螺仪测量的原始角速度，ε^b表示陀螺仪零偏误差，K_G表示陀螺仪刻度系数误差，表示经过误差校正后的有效角速度；表示加速度计测量的原始加速度，▽^b表示加速度计零偏误差，K_A表示加速度计刻度系数误差，表示经过误差校正后的有效加速度；

利用误差校正后的人体行走数据进行姿态和速度的捷联惯导解算，得到人体行走时初步的姿态信息和速度信息：

Cbkn=Cbk-1n[(2I+ΩkΔt)/(2I-ΩkΔt)vkn=vk-1n+(Cbknak′b+gn)Δt,]]>

其中，n表示导航坐标系，Δt表示采样时间间隔，I表示适当维数的单位矩阵，gⁿ表示重力加速度；表示b系与n系之间的旋转变换矩阵，称为载体的姿态矩阵，Ω_k表示由构成的反对称矩阵，其中表示经过误差校正后的有效角速度；表示经过误差校正后的有效加速度，表示速度。