[发明专利]对阈值平滑自适应调整的零速修正步行者轨迹的推算方法及装置

说明书

本发明公开了一种对阈值平滑自适应调整的零速修正步行者轨迹的推算方法及装置，本发明通过对原始数据进行补偿，获取可靠的原始数据，通过对补偿后的加速度数据进行低通滤波以及二次判决，进行步伐频率的提取，然后将步伐频率作为输入量对角速度能量均值的阈值进行调整，从而达到阈值自适应调整的目的。与目前通用的阈值自适应调整方法相比，可进行阈值平滑调整，从而适应步行者的各类步伐频率的行动，克服了对快走与慢跑等情况误判的问题，从而提高系统定位精度。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种对阈值平滑自适应调整的零速修正步行者轨迹的推算方法及装置。

背景技术

在室内、丛林等环境中，卫星定位系统由于受遮挡而无法实现定位，在上述场景中的定位应用中，基于惯性元件的步行者轨迹推算方案由于可以不受外界环境影响而实现全场景定位，因此越来越引起人们的广泛关注。在基于惯性元件进行步行者轨迹推算的方案中，应用比较多的是零速修正算法。该算法利用步行者脚部着地时的零速区间获得运动观测量而对运动参数进行修正，抑制陀螺仪漂移而提高定位精度。由于零速修正算法对零速区间检测的精度要求很高，因此零速检测方法直接决定了系统的整体性能。

传统的零速检测方法基于补偿后的加速度计与陀螺仪测量数据，利用联合阈值的方式进行判断，但由于所采用的阈值为固定的经验值，无法适应人的各种形态运动而导致精度较差；基于Neyman-Pearson准则的方法采用极大似然估计方法对零速状态进行估计，但实现过于复杂难以在装置中获得实际应用；目前应用的阈值自适应调整方法一般为对人的行走与跑步两种状态做判断，并以固定比例设置阈值，但该比例仍为提前设定，因此对快走与慢跑等复杂步态存在误判的可能，从而导致精度降低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种对阈值平滑自适应调整的零速修正步行者轨迹的推算方法及装置，可完全或者至少部分地解决上述问题。

为解决上述问题，本发明主要是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供了一种阈值自适应调整零速检测步行者轨迹的推算方法，该方法包括：获取步行者脚部的加速度数据、角速度数据以及磁场数据，对所述加速度数据、所述角速度数据以及所述磁场数据进行补偿，并对补偿后的加速度数据进行能量计算、低通滤波与两次判决，确定步行者的步伐频率；

根据前一步的采样区间对补偿后的角速度数据，计算对应的第一角速度能量均值，并根据当前步的滑动窗口对补偿后的角速度数据，计算对应的第二角速度能量均值；

根据计算得到的步伐频率计算步伐频率对应的比例系数；

根据所述第一角速度能量均值与所述比例系数的乘积计算得到自适应阈值，根据所述第二角速度能量均值与所述自适应阈值进行步行者的零速状态判定。

进一步地，所述对补偿后的加速度数据进行能量计算、低通滤波与两次判决，确定步行者的步伐频率，具体包括：

计算加速度能量其中，a_x,a_y,a_z分别为加速度在x轴、y轴以及z轴的分量；

对加速度能量E_g进行低通滤波，得到滤波后的加速度能量E′_g；

对低通滤波后的加速度能量E′_g进行波峰与波谷初步判决，得到初步判决后的波峰与波谷序列；

对初步判决后的波谷进行二次判决，确定有效波谷和无效波谷；

对有效波谷间隔取倒数得到步行者的步伐频率v_f。

进一步地，在初步判决后的波谷进行二次判决，确定有效波谷和无效波谷，具体包括：