[发明专利]基于可穿戴设备的辅助骑行增强定位的方法和装置

说明书

本发明提供了一种基于可穿戴设备的辅助骑行增强定位的方法和装置，其方法包括：对自行车轮圈相关系数和传感器相关系数进行预先标定；判断用户是否处于骑行模式；如果用户处于骑行模式，计算得出可穿戴设备坐标系相对于导航坐标系的航向角；计算得出用户坐标系相对于可穿戴设备坐标系的未对准角和用户的航向；计算当前的高度；判断用户当前是处于脚蹬模式还是处于滑行模式，并根据不同模式进行相应推算，得出用户的纯惯导的位置；将用户的纯惯导的位置与GNSS定位得出的位置进行融合，并对GNSS定位质量设置相应的权重；输出与融合后的用户3轴位置信息和用户的航向、俯仰角信息；继续判断用户是否处于骑行模式，进行循环，直至任务结束。

技术领域

本发明涉及导航定位技术领域，具体涉及一种基于可穿戴设备的辅助骑行增强定位的方法和装置。

背景技术

当今时代万物互联，可穿戴设备是除了手机之外的第二大消费增长点。同时兼具实用功能，健康监测功能，甚至是时尚配饰功能的可穿戴手环手表日益收到人们的青睐。同时日益成熟的技术方案和生态环境也降低了产品的准入门槛，各种中低价位的可穿戴手环手表出货量出现井喷。现代社会压力增大，人类同时也在关注各种健康类的运动。骑行，作为低碳环保的运动代表之一，也被越来越多的人接受和推崇；共享单车的普及，解决了城市的最后一公里问题，也使得骑行在日常生活中占的比重提高。基于社交类/健康类的APP分享中，骑行的轨迹定位和配速展示是骑行体验展示的重要环节。但是由于城市道路的复杂性，例如高架林立，高楼众多；导致基于GNSS的定位信号受到遮挡或反射，导致定位精度变差，定位路径偏离实际骑行道路，实际骑行速度与定位速度不符合的情况，从而使用户的骑行体验变差。此外，基于位置的援助类应用如果获取不了真实的位置坐标，也会给援助带来困难，援助不及时等问题。

目前的可穿戴手环手表中通常会搭载GNSS定位系统和MEMS传感器；GNSS定位系统包括但不限于GPS、GLONASS、GALILEO、BEIDOU等；MEMS传感器包括但不限于陀螺仪，磁传感器，加速度计，温度计，气压计等。利用陀螺仪，加速度计的信号特性分析，可以判断出用户是否处于骑行模式；若用户处于骑行模式，则可继续判断处于骑行模式中的脚蹬模式还是滑行模式；若当前用户是脚蹬模式时，可用陀螺仪和加速度计敏感出用户的脚蹬频率，在已知用户轮圈大小的情况下可以计算得出骑行速度，若用户轮圈大小未事先配置的情况下可以用信号质量较好的GNSS信号进行标定；若用户处于滑行状态，则可用信号质量较好时的GNSS信号标定出车轮摩擦系数特征得出骑行速度；同时，利用加速度计，陀螺仪和磁传感器可以计算得出用户的骑行航向；利用航向和速度进行航位推算和GNSS平面定位位置融合即可获知用户当前的平面位置。由于GNSS在高程上定位并不是很准确，因此可以利用手环手表中的气压计和GNSS高度进行融合得出更为准确的用户高度。

专利(公开号CN202710071U)中描述了一种自行车导航仪的方法，包括导航模块和重力传感器和地磁传感器模块。导航接收模块，用于接收定位信息；按键模块；传感模块，包括重力传感器和地磁传感器；存储模块，用于存储信息；导航处理模块，分别与所述导航接收模块、按键模块、传感模块和存储模块相连，处理所述传感模块获得的检测信息和导航接收模块接收的定位信息并获得导航信息；显示模块，与所述导航处理模块相连并显示所述导航信息；蓄电模块，分别与所述导航处理模块、导航接收模块、传感模块、存储模块和显示模块相连，并对上述模块供电。

专利(公开号CN105403219A)描述了一种基于MEMS的自行车导航系统，其特征在于：该自行车导航系统包括：行程测量模块、车速检测模块、碰撞检测模块、侧翻检测模块、姿态检测模块和/或导航模块。

专利CN202710071U中自行车导航仪仅仅是利用重力传感器敏感和地磁传感器获取航向信息和一些姿态信息，并没有和导航模块做信息融合，因此并不能改善导航定位的精度，带来骑行增强定位的体验；专利CN105403219A中的基于MEMS的自行车导航系统，仅仅包括了MEMS传感器，用来计算车速以及行程，也没有包括导航定位模块，因此不能精准的进行定位。

发明内容