[发明专利]一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法

摘要

本发明一种基于SHE模型的脚步捷联测高方法，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；步骤二：对零速静止状态的高度求平均；步骤三：计算步间惯性高度增量；步骤四：设定垂直运动模式分类门限值；步骤五：判定垂直运动模式；步骤六：计算步间分类高度增量；步骤七：求取当前高度；步骤八：更新惯性器件输出的高度值。通过以上步骤，将行人垂直运动模式进行分类，利用每个台阶等间距的特点，可消除惯性测高的不稳定性并减少累积误差，计算得到定位高度。

主权项

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。