[发明专利]一种针对摆臂行人的行人航位推算方法

说明书

本发明公开了一种针对摆臂行人的行人航位推算方法，包括以下步骤：S1：利用惯性传感器采集行人的俯仰角序列、方位角序列、时间序列、惯性测量单元频率和定位周期，并计算步伐完成俯仰角和步伐完成手机航向；S2：计算步伐完成航向；S3：利用惯性传感器采集行人的测量步长、俯仰角幅度和加速度振幅数据，并计算步伐完成步长；S4：利用PDR算法，根据步伐完成航向和步伐完成步长进行航位推算。本发明通过分析摆臂行走的姿势，改进了传统的PDR系统，提升了行人摆臂行走时步伐检测以及航向估计的准确性。当行人在使用手机定位同时摆臂行走时，本发明将具有比传统PDR系统更高的精确度。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种针对摆臂行人的行人航位推算方法。

背景技术

目前，基于IMU的行人航位推算(PDR)系统将导致定位误差的积累。更重要的是，许多当前基于智能手机的PDR系统要求用户的手机相对于用户是固定的。不仅如此，PDR系统中的一些研究甚至没有分析用户携带手机的方式，这将在PDR系统的步伐检测和航向估计中造成巨大的误差。当行人正常行走时，他们总是向前看，并自然地周期性地来回摆动手臂。在这种情况下，其他PDR系统无法正确确定用户的运动方向，这使得这些系统不适用于带有摆臂的行人。

发明内容

本发明的目的是为了解决行人航位推算的问题，提出了一种针对摆臂行人的行人航位推算方法。

本发明的技术方案是：一种针对摆臂行人的行人航位推算方法包括以下步骤：

S1：利用惯性传感器采集行人的俯仰角序列、方位角序列、时间序列、惯性测量单元频率和定位周期，并计算步伐完成俯仰角和步伐完成手机航向；

S2：根据步伐完成俯仰角和步伐完成手机航向，计算步伐完成航向；

S3：利用惯性传感器采集行人的测量步长、俯仰角幅度和加速度振幅数据，并计算步伐完成步长；

S4：利用PDR算法，根据步伐完成航向和步伐完成步长进行航位推算。

进一步地，步骤S1包括以下子步骤：

S11：利用惯性传感器采集行人的俯仰角序列方位角序列时间序列惯性测量单元频率f₁和定位周期T；

S12：从俯仰角序列中获取个俯仰角数据，从时间序列中获取个时间数据；

S13：设置索引阈值Δi、角度阈值Δθ和时间差Δt，并进行初始化；

S14：在俯仰角序列和方位角序列中，标记θ_i取俯仰角序列中最大值或最小值时的索引，并存入第一索引序列中，标记ψ_i取方位角序列中最大值或最小值时的索引，并存入第二索引序列中，其中，θ_i表示俯仰角序列中第i个俯仰角数据，ψ_i表示方位角序列中第i个方位角数据；

S15：根据第一索引序列和第二索引序列分别在俯仰角序列和时间序列中确定步伐完成俯仰角与俯仰角和方位角取得最值的时间并去除步伐完成俯仰角中最大俯仰角和最小俯仰角之差不超过初始化后俯仰角阈值Δθ的俯仰角数据，去除俯仰角和方位角取得最值的时间中步距时间间隔不超过初始化后时间差Δt的时间数据；

S16：选择第二索引序列中满足i-Δi＜j＜i+Δi的索引，并存入第三索引序列中，若第i个俯仰角数据θ_i是最大值，则标记第三索引序列中第n个方位角数据ψ_n处于最大值的索引，否则，标记第三索引序列中第n个方位角数据ψ_n处于最小值的索引；

S15得到的步伐完成俯仰角序列中，这里面除了最大值就是最小值。

S17：基于步骤S16中标记的索引，根据方位角序列和第三索引序列确定步伐完成手机航向