[发明专利]一种手机安装角的估计方法

权利要求书

1.一种手机安装角的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a，采集手机内置传感器数据，并使用初始一段时间内的加速度计和磁力计观测值，确定手机的初始导航信息；

步骤b，对连续采集的传感器数据进行惯性导航解算，并将当前时刻的传感器数据和解算得到导航信息并存储；

步骤c，判断多种约束信息和传感器观测信息的可用性，并通过多源数据融合维持手机的导航性能；

步骤d，使用传感器原始观测值、解算中间值和手机姿态信息，对手机使用模式进行识别判断，在手机使用模式发生变化的时刻，进入步骤e启动手机安装角估计；

步骤e，使用直线运动约束、估计的速度和历史轨迹获得行人当前运动方向，结合估计的手机航向角，计算手机安装角，实现方式如下，

基于短时间内用户的手机使用习惯不会变化的客观事实，认为单一用户单一模式下的手机安装角不变或者变化较小，只有判断用户的手机使用模式出现变化时，才启动手机安装角估计；手机安装角估计启动后，从当前时刻向前查找不同手机使用模式对应的时刻，然后重新进行惯导积分计算，获得这一时间段的用户轨迹；

接着，对这一段轨迹进行直线拟合，若根据拟合的残差认为用户在手机模式切换的过程中行走的一条直线，此时用户的运动方向不变得到下面的关系

整理可得

式中，上标“pre”用于标识前一个稳定状态，“cur”用于标识当前状态，ψ_行进为行人真实前进方向，ψ_手机为手机估计的航向角，ψ_安装角为手机安装角；

若判定为非直线轨迹，则利用重新进行惯导机械编排算法解算的速度实时计算用户的行进方向，其中计算公式如下

ψ_行进＝arctan2(v_N,v_E)

式中，v_N和v_E分别为北向速度和东向速度；

或者使用相邻两脚步点对应的位置增量获得用户的行进方向，其中计算公式如下

ψ_行进＝arctan2(dN,dE)

式中，dN和dE分别为北向位置增量和东向位置增量；手机安装角为

ψ_安装角＝ψ_手机-ψ_行进。

2.如权利要求1所述手机安装角的估计方法，其特征在于：手机内置传感器包括陀螺仪、加速度计、磁力计和气压计。

3.如权利要求1所述手机安装角的估计方法，其特征在于：导航信息包括三维位置、三维速度和三维姿态，其中，三维位置为北向位置、东向位置和垂向位置，三位速度为北向速度、东向速度和垂向速度，三维姿态为横滚角、俯仰角和航向角。

4.如权利要求1所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：为了维持手机导航信息的精度，约束信息包括准静态信息、伪速度信息、加速度观测值、准静态磁场信息以及位置观测值。

5.如权利要求1所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：步骤d中，所述解算中间值包括加速度模值、水平面的加速度分量、水平加速度模值、垂向加速度、角速度模值、水平面角速度分量、水平面角速度模值和垂向角速度。

6.如权利要求1所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：步骤d中，所述手机使用模式包括端平、打电话、手机随手臂摆臂和将手机放入裤兜。

7.如权利要求1所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：步骤e中，直线运动约束是指用户在一段时间内的运动轨迹为一条直线，使用手机历史航向角和手机安装角计算得到行人当前运动方向，结合手机航向角获得当前时刻的手机安装角。

8.如权利要求7所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：手机与人体相对静止时，手机估计的速度就是行人运动速度，使用手机速度反正切获得行人当前运动方向，结合手机航向角获得手机安装角。

9.如权利要求7所述的手机安装角的估计方法，其特征在于：手机与人体相对静止时，手机估计的相对位移等于行人运动的相对位移，使用相对位移的反正切获得行人当前运动方向，结合手机航向角即可获得手机安装角。