[发明专利]一种姿态矩阵的计算方法及设备

说明书

一种姿态矩阵的计算方法及设备，涉及终端技术领域，能够减少计算量，降低设备的功耗，节省设备的内存。方法为：根据第一坐标变换矩阵和第i个采样时刻对应的陀螺仪的测量值，计算第i个采样时刻对应的第二坐标变换矩阵，第一坐标变换矩阵为常数矩阵，第一坐标变换矩阵为传感器坐标系与脚坐标系之间的坐标变换矩阵，第二坐标变换矩阵为脚坐标系与地面坐标系之间的坐标变换矩阵，i为大于0的整数，根据第一坐标变换矩阵和第i个采样时刻对应的第二坐标变换矩阵，计算第i个采样时刻对应的姿态矩阵，姿态矩阵为传感器坐标系与地面坐标系之间的坐标变换矩阵。

技术领域

本申请涉及终端技术领域，尤其涉及一种姿态矩阵的计算方法及设备。

背景技术

运动距离作为用户运动(例如走路或跑步等)统计的一个重要参数，能够反映用户运动量的大小。基于运动距离可以推算出用户的配速、卡路里、步长等运动信息。这些运动信息与步频、运动时间结合，可以给用户的运动量、运动能力等做一个全面的评估。依据该评估可以给用户提供运动指导，帮助用户制定个性化的运动计划。

现有技术提供了一种计算用户运动距离的方案，参见图1，该方案通过对便携设备中的三轴陀螺仪、三轴加速计以及三轴磁力计等传感器实时的测量值进行复杂融合，计算传感器实时的姿态矩阵，即传感器坐标系到地面坐标系的实时的坐标变换矩阵，进而根据实时的姿态矩阵计算传感器在地面坐标系中实时的加速度，从而根据实时的加速度计算传感器在地面坐标系中的速度和距离。其中，传感器在地面坐标系中的距离可以用于表示用户的运动距离。

在该方案中，由于对三轴陀螺仪、三轴加速计和三轴磁力计等传感器的实时测量值进行融合的算法较为复杂，例如，无损卡尔曼滤波算法或扩展卡尔曼滤波算法等，且通常涉及到复杂的矩阵求逆、协方差矩阵计算等，因而计算量大，从而使得便携设备的功耗和内存占用都较大。

发明内容

本申请实施例提供一种姿态矩阵的计算方法及设备，能够减少计算量，降低设备的功耗，节省设备的内存。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种姿态矩阵的计算方法，应用于便携设备，该便携设备包括传感器，传感器包括陀螺仪。该方法涉及传感器坐标系、脚坐标系和地面坐标系，脚坐标系根据脚和小腿的方向定义。该方法包括：便携设备根据第一坐标变换矩阵和第i个采样时刻对应的陀螺仪的测量值，计算第i个采样时刻对应的第二坐标变换矩阵。而后，便携设备根据第一坐标变换矩阵和第i个采样时刻对应的第二坐标变换矩阵，计算第i个采样时刻对应的姿态矩阵。其中，第一坐标变换矩阵为常数矩阵，第一坐标变换矩阵为传感器坐标系与脚坐标系之间的坐标变换矩阵。第二坐标变换矩阵为脚坐标系与地面坐标系之间的坐标变换矩阵，i为大于0的整数。姿态矩阵为传感器坐标系与地面坐标系之间的坐标变换矩阵。

这样，本申请实施例提供的方法可以根据陀螺仪实时的测量值，计算实时的姿态矩阵，而不需要结合加速度计和磁力计实时的测量值计算实时的姿态矩阵，因而不会涉及到陀螺仪与加速计或磁力计等传感器的实时的测量值的复杂融合，从而不会涉及到融合过程中的复杂的矩阵求逆以及协方差矩阵计算等，因而可以减少姿态矩阵计算过程中的计算量，降低便携设备的功耗，节省便携设备的内存。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，姿态矩阵为传感器坐标系到地面坐标系的坐标变换矩阵，第一坐标变换矩阵为传感器坐标系到脚坐标系的坐标变换矩阵，第二坐标变换矩阵为脚坐标系到地面坐标系的坐标变换矩阵。

这样，便携设备可以计算传感器坐标系到地面坐标系的坐标变换矩阵。