[发明专利]一种GPS失效情况下的智能手环导航方法

说明书

一种GPS失效情况下的智能手环导航方法。本发明导航方法如下：检测手环中GPS信息是否可用，不可用则执行下述步骤；通过手环中的加速度计、陀螺仪和磁力计获取在手环坐标系下的加速度、角速度和地磁场强度信息并存储；利用手环中存储的加速度计信息与陀螺仪信息进行步伐探测与分割，得到步态分割结果；利用步态分割结果和手环中的加速度、角速度和地磁场强度信息实现当前步中行人行走方向的判断；利用步态分割结果和手环中的加速度信息实现当前步中行人行走步长的估算；利用步态分割、行人行走方向、行人行走步长估算的结果进行行人航迹递推。其有益效果是，有效解决GPS信息失效情况下的行人导航定位问题，实现全时段的连贯行人导航。

技术领域

本发明涉及一种行人导航定位方法，尤其是涉及一种GPS失效情况下的智能手环导航方法，属于行人导航定位技术领域。

背景技术

近年来，得益于芯片技术和通信技术的飞速发展，各式各样的可穿戴设备开始逐渐进入人们的视野中，包括各种以小米手环为代表的智能手环，以Apple Watch为代表的智能手表等，他们的出现极大的丰富了我们的生活，甚至改变了我们的生活方式。对于智能手环而言，其核心功能之一便是进行人员位置的确定，进而提供基于位置的服务(LBS，Location-based Services)。作为获取空间位置信息的主要手段和LBS的核心技术，行人定位和导航技术至关重要。在以GPS为代表的卫星信号可以覆盖到的区域，可以直接利用GPS信息实现行人的导航定位，但是由于卫星信号到达地面时信号强度较弱，不能穿透建筑物等遮挡物，在城市环境内很容易出现因为无法接受到GPS信息或者GPS信息不足而导致GPS失效的问题，进而导致无法实现人员的连贯性、全时段导航定位。

发明内容

为了克服现有利用GPS信息实现行人的导航定位，由于卫星信号到达地面时信号强度较弱，不能穿透建筑物等遮挡物，在城市环境内容易出现因为无法接受到GPS信息或者GPS信息不足而导致GPS失效的问题，进而导致无法实现人员的连贯性、全时段导航定位的不足，本发明提供一种GPS失效情况下的智能手环导航方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种GPS失效情况下的智能手环导航方法，智能手环中设置有加速度计、陀螺仪和磁力计，还设置有步伐探测与分割模块、行走方向判别模块、行人步长估算模块，导航方法步骤如下：

步骤1：检测智能手环中GPS信息是否可用，可用则使用GPS进行导航定位，不可用则执行下述步骤；

步骤2：通过智能手环中的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取在手环坐标系下智能手环的加速度、角速度和地磁场强度信息并进行存储；

步骤3：利用智能手环中存储的加速度计信息与陀螺仪信息进行步伐探测与分割，得到步态分割结果；

步骤4：利用步骤3的步态分割结果，结合智能手环中存储的加速度、角速度和地磁场强度信息实现当前步中行人行走方向的判断；

步骤5：利用步骤3的步态分割结果，结合智能手环中存储的加速度信息实现当前步中行人行走步长的估算；

步骤6：利用步骤3的步态分割结果、步骤4的行人行走方向结果、步骤5的行人行走步长估算结果进行行人航迹递推；

设手环坐标系为b，以手环显示屏幕左上角的顶点为坐标原点，从该点向右为X轴正方向，该点向前为Y轴正方向，Z轴方向为垂直XY平面向上，三个轴构成手环坐标系；

设导航坐标系为n，X轴指东，Y轴指北，Z轴指天，坐标原点与手环坐标系一致。

所述步骤3，利用智能手环中存储的加速度计信息与陀螺仪信息进行步伐探测与分割，得到步态分割结果，具体如下：

首先，定义智能手环加速度计、陀螺仪所存储的一段时间序列内的

三轴加速度信息依序为：