[发明专利]一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法

权利要求书

1.一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法，其特征在于，具体步骤包括：

步骤一：通过零速检测读取每个步周期内静止状态的高度

零速检测信息包含静止和运动两种状态，ZUPT＝1时为静止状态，ZUPT＝0时为运动状态；第k个步态周期的静止状态下，MEMS-IMU输出的n个高度值分别为h(k1),…h(kj),…,h(kn)，其中，h(kj)为第k个步态周期的静止状态下，惯导器件输出的第j个的高度值；

步骤二：对零速静止状态的高度求平均

在第k个步态周期的静止状态下，对惯导器件解算出的n个高度值求代数平均，记作该步态周期内静止状态的高度h(k)：

步骤三：计算步间惯性高度增量

相邻步周期中，步间惯性高度增量Δh(k)通过对惯性垂直方向的加速度进行二次积分方法求取；此方法计算出的Δh(k)有累积误差和存在不稳定性，只用作判断行人垂直方向的运动模式的依据；

上式中j表示每个步周期中的第j个采样，取值为1，2，……N；a_z(k,j)表示第k个步周期中第j次采样的加速度计在垂直方向的输出；T_s表示MEMS-IMU的采样输出间隔；V_z(k,j-1)为第k个步周期中第j-1次垂直方向的速度采样；V_z(k,0)表示第k-1个步态周期结束时垂直方向的速度；

步骤四：设定垂直运动模式分类门限值

垂直运动模式分类门限值为δ，取∣Δh(k)∣/2，取值为正；用于识别垂直运动模式；

步骤五：判定垂直运动模式

通过比较步间惯性高度增量Δh(k)与垂直运动模式分类门限值δ，判断垂直方向的运动状态；

步骤六：计算步间分类高度增量

上下楼梯时，行人逐步上台阶或者下台阶；假定每步跨越的台阶数相同，因此在垂直方向上，行人每步的上升与下降高度具有相当的规律性；根据SHE模型，步间分类高度增量Δh_cl(k)的计算如下：

其中，A为每个楼梯台阶的高度；0代表水平面内行走；-2A代表下楼梯；+2A代表上楼梯；A为每个楼梯台阶的高度，通过建筑图纸或者建筑标准获取；

步骤七：求取当前高度

在第k个步周期的静止状态，通过增量累加方法求取高度h(k)，计算方法如下：

h(k)＝h(k-1)+Δh_cl(k) (7)

步骤八：循环判断

根据是否检测到下一时刻的有效数据来判断循环是否继续；如果检测到第k+1个步周期的数据，则进入步骤1重新开始更新当前高度；否则结束循环。

2.根据权利要求1所述的一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法，其特征在于：步骤5中，垂直方向的运动状态分为如下三类：当Δh(k)大于门限值δ时，行人处于上楼梯状态；当Δh(k)小于门限值-δ时，行人处于下楼梯状态；当∣Δh(k)∣小于门限值δ时，行人为处于平面步行状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法，其特征在于：A取0.16m。