本發(fā)明涉及定位技術領域，尤其涉及一種檢測移動終端航向的方法和裝置。

背景技術：

隨著智能手機的普及和定位技術的發(fā)展，人們對基于位置服務LBS(Location-Based Service)的需求與日俱增。然而，在用戶活動區(qū)域位于室內(nèi)或者有建筑物遮擋的環(huán)境中時，會使得衛(wèi)星定位的精度下降，從而使得作為導航定位的重要手段，全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System)，在室內(nèi)或者有建筑物遮擋的環(huán)境中由于信號的衰減和遮擋等原因幾乎無法使用。為了在室內(nèi)或者有建筑物遮擋的環(huán)境中獲得良好的導航定位結果，必須借助于其它定位增強技術。

步行者航位推算PDR(Pedestrian Dead Reckoning)是一種常用的室內(nèi)定位技術。與其他室內(nèi)定位方法相比，該方法成本較低，不需要額外設施，只需要利用行人的智能手機即可實現(xiàn)自主導航。該方法的主要原理是通過手機的內(nèi)置傳感器采集加速度和陀螺儀等慣性信息，進而推算出行人的行走方向，再結合行人自身的步長模型，從而實現(xiàn)行人的航位估計。其中，航向估計是PDR技術的關鍵，因為在行走距離長時較小的航向偏差也會造成較大的誤差。現(xiàn)有的航向估計的方法是通過姿態(tài)和方位參考系統(tǒng)AHRS(Attitude Heading Reference System)獲得手機的姿態(tài)，即獲得手機的航向角(yaw)，俯仰角(pitch)，翻滾角(roll)等信息，然后根據(jù)手機的航向角得到行人行走的方向。該方法在固定的手持姿勢下可以獲得比較高的精確度。

但是由于該方法需要要求用戶使用固定的手勢持握手機，從而確定航向，因此需要手機的航向角與行人前進方向保持固定差值。在手機姿態(tài)不固定時(如放在口袋中或隨著手臂甩動時)則無法使用或者誤差較大。使得該方法只在某幾種特定的場景中有效。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提出一種檢測移動終端航向的方法和裝置，旨在解決需要固定移動終端的持握手勢，才獲得移動終端的航向的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種檢測移動終端航向的方法，所述方法包括以下步驟：

通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；

根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

根據(jù)所述旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度；

根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。

優(yōu)選地，所述根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣的步驟包括：

當所述地球磁場強度大于或等于預設閾值時，將所述移動終端的加速度和角速度代入AHRS中第一預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

當所述地球磁場強度小于預設閾值時，將所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度代入AHRS中第二預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向的步驟包括：

根據(jù)所述東北天坐標系中水平平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線；

根據(jù)預置時間內(nèi)，所述角速度在預置坐標系中垂直所述加速度的旋轉方向和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。

優(yōu)選地，所述通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度的步驟包括：

在獲得所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度時，對所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度進行濾波處理。

優(yōu)選地，通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度的頻率大于50Hz。

此外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種檢測移動終端航向的裝置，所述裝置包括：

第一獲得模塊，用于通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；

第二獲得模塊，用于預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

第三獲得模塊，用于根據(jù)所述旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度；

處理模塊，用于根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。

優(yōu)選地，所述第二獲得模塊包括：

第一獲得單元，用于當所述地球磁場強度大于或等于預設閾值時，將所述移動終端的加速度和角速度代入AHRS中第一預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

第二獲得單元，用于當所述地球磁場強度小于預設閾值時，將所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度代入AHRS中第二預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣。

優(yōu)選地，所述處理模塊包括：

分析單元，用于根據(jù)所述東北天坐標系中水平平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線；

確定單元，用于根據(jù)預置時間內(nèi)，所述角速度在預置坐標系中垂直所述加速度的旋轉方向和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。

優(yōu)選地，所述第一獲得模塊還用于在獲得所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度時，對所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度進行濾波處理。

優(yōu)選地，通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度的頻率大于50Hz。

本發(fā)明通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得所述移動終端的旋轉矩陣；根據(jù)所述移動終端的旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。通過上述方式，本發(fā)明將預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得將預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣，然后將預置坐標系中的加速度轉換為東北天坐標系中的加速度，利用加速度變化最大所在的直線即為移動終端航向所在直線的原理，通過主成分分析提取東北天坐標系中的加速度變化最大所在的直線作為移動終端航向所在的直線，進而確定移動終端的航向，移動終端無需處于固定的持握姿態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣的細化流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向的細化流程示意圖；

圖4為本發(fā)明檢測移動終端航向的裝置第一實施例的功能模塊示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中第二獲得模塊的細化功能模塊示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中處理模塊的細化功能模塊示意圖。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種檢測移動終端航向的方法。

參照圖1，圖1為本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例的流程示意圖。

在本實施例中，該檢測移動終端航向的方法包括：

步驟S10，通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；

本發(fā)明主要應用于用戶攜帶移動終端行走時，獲得移動終端的航向，從而獲得行人的行走方向。具體實施中可以根據(jù)本發(fā)明核心思想用于室內(nèi)或者有建筑物遮擋的環(huán)境中的定位。

其中，建立預置坐標系，比如以所述移動終端所在平面為XY平面，所述移動終端左角位置為原點，所述坐標系中Z軸通過原點并垂直所述移動終端所在平面建立預置坐標系。當然原點也可以設置所述移動終端上其他地方。具體實施中還可以不以所述移動終端所在平面為XY平面，比如所述移動終端所在平面一定夾角的屏幕為XY平面，相應建立預置坐標系。

在用戶攜帶移動終端行走過程中，可以根據(jù)用戶打開檢測行走方向的軟件開始，通過所述移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，具體地，通過所述移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計別獲取預置坐標系中對應XYZ軸的加速度、角速度和地球磁場強度，即分別獲得加速度、角速度和地球磁場強度相當預置坐標系XYZ三個軸的加速度、角速度和地球磁場強度。

進一步地，在獲得所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度時，對獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度進行濾波處理。具體地，將獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度 和地球磁場強度通過一個截止頻率為5Hz的低通濾波器，進行濾波處理，獲得較純凈的加速度、角速度和地球磁場強度，以減小因抖動帶來的誤差。當然還可以通過其他截止頻率的濾波器，或者通過本發(fā)明軟件中濾波功能進行濾波，比如通過軟件中卡爾曼濾波EKF(Extended Kalman Filter)算法進行濾波。

進一步地，為提高最后確定航向的結果的正確性，本實施例中通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度的頻率大于50Hz。當然獲得數(shù)據(jù)的頻率還可以是其他的頻率，本領域技術人員可以理解的是采集數(shù)據(jù)的頻率越大越好。

然后進入步驟S20。

步驟S20，根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

根據(jù)步驟S10獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，利用航姿參考系統(tǒng)AHRS(Attitude Heading Reference System)，獲得將預置坐標系轉換為東北天坐標系(大地坐標系)的旋轉矩陣，所述旋轉矩陣也可以描述為四元數(shù)。所述東北天坐標系為以大地為XY平面的坐標系，東北天坐標系的Z軸垂直XY平面，其中東、北方向分別對應坐標系中X、Y軸，本實施例中以開始測量時，行人邁開第一步的時刻所在位置為原點。當然也可以設置其他位置為原點，比如設置通過計步器獲得行人每次邁步的位置作為原點。航姿參考系統(tǒng)AHRS用于提供航行姿態(tài)和信息，已經(jīng)在飛機等領域廣泛應用。

步驟S30，根據(jù)所述旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度；

根據(jù)步驟S20獲得的所述旋轉矩陣，將在步驟S10獲得的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中加速度，取所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度，即取所述東北天坐標系中XY平面中加速度。然后進入步驟S40。

步驟S40，根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。

根據(jù)步驟S30獲得的所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度，對所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析。主成分分析方法已在各個領域廣泛應用。提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，加速度變化最大所在的直線就可以認為是所述移動終端的航向所在的直線，然后根據(jù)加速度變化規(guī)律，一般行人在攜帶移動終端行走時可以分為兩種情況：

一、所述移動終端放置在上衣口袋中，可以定義行人在行走過程中左右腳各邁出一步時，行人行走了一步，如果行人只左腳或右腳邁出一步，認為行人行走了半步。在行走過程中移動終端測得的加速度變化規(guī)律一般包括先變大再變小的過程；

二、所述移動終端放置在褲袋中，比如將所述移動終端放置在右腳褲袋中，此時行人行走了一步，即在行走過程中左右腳各邁出一步，移動終端只可以在右腳邁步時，測得加速度的變化。

根據(jù)獲得的加速度的規(guī)律和提取加速度變化最大所在的直線，進而判斷出移動終端的航向。具體實施中還可以通過其他方式判斷出移動終端的航向。

為使得移動終端能夠識別出行人行走的步伐和提高判斷的準確性，本實施例中采用計步器判斷行人行走過程中步伐和記錄每步邁步的時間。在行人每行走一步時，即行人的左右腳各邁出一步，判斷一次所述移動終端的航向。也就是說將行人每行走一步所花費的時間作為判斷的預置時間。具體實施中還可以在行人行走兩步以上時，確定移動終端的航向。在更多的實施例中也可以在每步的時間內(nèi)，確定移動終端的航向時，通過多個步伐的數(shù)據(jù)再進行第二次判斷，確定行人行走多個步伐時的航向，與之前獲得的每步的航向進行對比和修正。

通過上述描述，本領域技術人員可以知本發(fā)明的核心思想在于利用加速度與攜帶移動終端的行人行走方向的關系，從而判斷行人的行走方向。本領域技術人員可以根據(jù)本發(fā)明核心思想，通過其他的方式獲得預置坐標系轉換到東北天坐標系的旋轉矩陣或者通過其他方式將預置坐標系加速度轉換為東北天坐標系中加速度。具體實施中還可以將行人攜帶移動終端行走的運動分解為一個直線運動和一個旋轉運動，直線運動可以通過加速度計測量，旋轉運動則通過陀螺測量，然后根據(jù)加速度計和陀螺測量的數(shù)據(jù)進行計算獲得東北天坐標系中加速度。

本發(fā)明通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得所述移動終端的旋轉矩陣；根據(jù)所述移動終端的旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。通過上述方式，本發(fā)明將預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得將預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣，然后將預置坐標系中的加速度轉換為東北天坐標系中的加速度，利用加速度變化最大所在的直線即為移動終端航向所在直線的原理，通過主成分分析提取東北天坐標系中的加速度變化最大所在的直線作為移動終端航向所在的直線，進而確定移動終端的航向，移動終端無需處于固定的持握姿態(tài)。

參照圖2，圖2為本發(fā)明實施例中根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣的細化流程示意圖。

基于本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例，步驟S20可以包括：

步驟S21，當所述地球磁場強度大于或等于預設閾值時，將所述移動終端的加速度和角速度代入AHRS中第一預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣；

步驟S22，當所述地球磁場強度小于預設閾值時，將所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度代入AHRS中第二預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣。

本實施例中使用的航姿參考系統(tǒng)獲得所述旋轉矩陣是根據(jù)四元數(shù)微分方程求解當前姿態(tài)，并利用梯度下降法對姿態(tài)進行補償，包括兩種融合算法：在磁場干擾比較小的場所，采用9軸模式；在磁場干擾比較大的場所，采用不含有磁場強度的6軸模式。

在計算獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣之前，判斷通過 磁力計獲得地球磁場強度是否小于預設閾值，如果地球磁場強度大于或等于預設閾值，則說明移動終端處于受磁場強度影響比較大的地方，采用9軸模式計算獲得所述旋轉矩陣；如果地球磁場強度小于預設閾值,，則認為移動終端處于受磁場強度影響比較小的地方，采用6軸模式計算獲得所述旋轉矩陣。

具體實施中如果采用慣性測量單元測量，獲得所述移動終端的姿態(tài)數(shù)據(jù)，因為慣性測量單元中采用光纖陀螺或者機械陀螺精度比較高，則可以不用考慮磁場的影響。

參照圖3，圖3為本發(fā)明實施例中根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向的細化流程示意圖。

基于本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例，步驟S40可以包括：

步驟S41，根據(jù)所述東北天坐標系中水平平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線；

步驟S42，根據(jù)預置時間內(nèi)，所述角速度在預置坐標系中垂直所述加速度的旋轉方向和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。

本實施例中在提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線時，利用在腳碰撞地面之前的一段時間里，手機會隨著腿部的向前擺動而旋轉，而旋轉軸與運動方向垂直，利用這個現(xiàn)象和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。比如在以移動終端為參考的預置坐標系中，用Y軸所在直線為預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，Y軸正方向為行走的正方向，X軸則表示為角速度的旋轉軸，如果繞X軸旋轉的角速度為正值，則確定所述移動終端的航向即為Y軸正方向，如果角速度為負值，則航向為Y軸負方向。

本發(fā)明進一步提供一種檢測移動終端航向的裝置。

參照圖4，圖4為本發(fā)明檢測移動終端航向的裝置第一實施例的功能模塊示意圖。

在本實施例中，該檢測移動終端航向的裝置包括：

第一獲得模塊10，用于通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度。

本發(fā)明主要應用于用戶攜帶移動終端行走時，獲得移動終端的航向，從而獲得行人的行走方向。具體實施中可以根據(jù)本發(fā)明核心思想用于室內(nèi)或者有建筑物遮擋的環(huán)境中的定位。

其中，建立預置坐標系，比如以所述移動終端所在平面為XY平面，所述移動終端左角位置為原點，所述坐標系中Z軸通過原點并垂直所述移動終端所在平面建立預置坐標系。當然原點也可以設置所述移動終端上其他地方。具體實施中還可以不以所述移動終端所在平面為XY平面，比如所述移動終端所在平面一定夾角的屏幕為XY平面，相應建立預置坐標系。

在用戶攜帶移動終端行走過程中，可以根據(jù)用戶打開檢測行走方向的軟件開始，通過所述移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，具體地，通過所述移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計別獲取預置坐標系中對應XYZ軸的加速度、角速度和地球磁場強度，即分別獲得加速度、角速度和地球磁場強度相當預置坐標系XYZ三個軸的加速度、角速度和地球磁場強度。

進一步地，在獲得所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度時，對獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度進行濾波處理。具體地，將獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度通過一個截止頻率為5Hz的低通濾波器，進行濾波處理，獲得較純凈的加速度、角速度和地球磁場強度，以減小因抖動帶來的誤差。當然還可以通過其他截止頻率的濾波器，或者通過本發(fā)明軟件中濾波功能進行濾波，比如通過軟件中卡爾曼濾波EKF(Extended Kalman Filter)算法進行濾波。

進一步地，為提高最后確定航向的結果的正確性，本實施例中通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度的頻率大于50Hz。當然獲得數(shù)據(jù)的頻率還可以是其他的頻率，本領域技術人員可以理解的是采集數(shù)據(jù)的頻率越大越好。

第二獲得模塊20，用于預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得預置坐標系轉換為東北天坐標 系的旋轉矩陣。

根據(jù)第一獲得模塊10獲得的預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，利用航姿參考系統(tǒng)AHRS(Attitude Heading Reference System)，獲得將預置坐標系轉換為東北天坐標系(大地坐標系)的旋轉矩陣，所述旋轉矩陣也可以描述為四元數(shù)。所述東北天坐標系為以大地為XY平面的坐標系，東北天坐標系的Z軸垂直XY平面，其中東、北方向分別對應坐標系中X、Y軸，本實施例中以開始測量時，行人邁開第一步的時刻所在位置為原點。當然也可以設置其他位置為原點，比如設置通過計步器獲得行人每次邁步的位置作為原點。航姿參考系統(tǒng)AHRS用于提供航行姿態(tài)和信息，已經(jīng)在飛機等領域廣泛應用。

第三獲得模塊30，用于根據(jù)所述旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度。

根據(jù)第二獲得模塊20獲得的所述旋轉矩陣，將在步驟S10獲得的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中加速度，取所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度，即取所述東北天坐標系中XY平面中加速度。

處理模塊40，用于根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。

根據(jù)第三獲得模塊30獲得的所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度，對所述東北天坐標系中水平面內(nèi)的加速度進行主成分分析。主成分分析方法已在各個領域廣泛應用。提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，加速度變化最大所在的直線就可以認為是所述移動終端的航向所在的直線，然后根據(jù)加速度變化規(guī)律，一般行人在攜帶移動終端行走時可以分為兩種情況：

一、所述移動終端放置在上衣口袋中，可以定義行人在行走過程中左右腳各邁出一步時，行人行走了一步，如果行人只左腳或右腳邁出一步，認為行人行走了半步。在行走過程中移動終端測得的加速度變化規(guī)律一般包括先變大再變小的過程；

二、所述移動終端放置在褲袋中，比如將所述移動終端放置在右腳褲袋中，此時行人行走了一步，即在行走過程中左右腳各邁出一步，移動終端只 可以在右腳邁步時，測得加速度的變化。

根據(jù)獲得的加速度的規(guī)律和提取加速度變化最大所在的直線，進而判斷出移動終端的航向。具體實施中還可以通過其他方式判斷出移動終端的航向。

為使得移動終端能夠識別出行人行走的步伐和提高判斷的準確性，本實施例中采用計步器判斷行人行走過程中步伐和記錄每步邁步的時間。在行人每行走一步時，即行人的左右腳各邁出一步，判斷一次所述移動終端的航向。也就是說將行人每行走一步所花費的時間作為判斷的預置時間。具體實施中還可以在行人行走兩步以上時，確定移動終端的航向。在更多的實施例中也可以在每步的時間內(nèi)，確定移動終端的航向時，通過多個步伐的數(shù)據(jù)再進行第二次判斷，確定行人行走多個步伐時的航向，與之前獲得的每步的航向進行對比和修正。

通過上述描述，本領域技術人員可以知本發(fā)明的核心思想在于利用加速度與攜帶移動終端的行人行走方向的關系，從而判斷行人的行走方向。本領域技術人員可以根據(jù)本發(fā)明核心思想，通過其他的方式獲得預置坐標系轉換到東北天坐標系的旋轉矩陣或者通過其他方式將預置坐標系加速度轉換為東北天坐標系中加速度。具體實施中還可以將行人攜帶移動終端行走的運動分解為一個直線運動和一個旋轉運動，直線運動可以通過加速度計測量，旋轉運動則通過陀螺測量，然后根據(jù)加速度計和陀螺測量的數(shù)據(jù)進行計算獲得東北天坐標系中加速度。

本發(fā)明通過移動終端中加速度計、陀螺儀和磁力計分別獲取預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度；根據(jù)預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度，通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得所述移動終端的旋轉矩陣；根據(jù)所述移動終端的旋轉矩陣，將預置坐標系中所述移動終端的加速度投影到東北天坐標系，獲得所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)；根據(jù)所述東北天坐標系中水平面內(nèi)加速度的數(shù)據(jù)進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，以獲得所述移動終端的航向。通過上述方式，本發(fā)明將預置坐標系中所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度通過航姿參考系統(tǒng)AHRS獲得將預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣，然后將預置坐標系中的加速度轉換為東北天坐標系中的加速度，利用加速度變化最大所在的直線即為移動終端航向所在直線的 原理，通過主成分分析提取東北天坐標系中的加速度變化最大所在的直線作為移動終端航向所在的直線，進而確定移動終端的航向，移動終端無需處于固定的持握姿態(tài)。

參照圖5，圖5為本發(fā)明實施例中第二獲得模塊的細化功能模塊示意圖。

基于本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例，第二獲得模塊20可以包括：

第一獲得單元21，用于當所述地球磁場強度大于或等于預設閾值時，將所述移動終端的加速度和角速度代入AHRS中第一預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣。

第二獲得單元22，用于當所述地球磁場強度小于預設閾值時，將所述移動終端的加速度、角速度和地球磁場強度代入AHRS中第二預置公式，獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣。

本實施例中使用的航姿參考系統(tǒng)獲得所述旋轉矩陣是根據(jù)四元數(shù)微分方程求解當前姿態(tài)，并利用梯度下降法對姿態(tài)進行補償，包括兩種融合算法：在磁場干擾比較小的場所，采用9軸模式；在磁場干擾比較大的場所，采用不含有磁場強度的6軸模式。

在計算獲得預置坐標系轉換為東北天坐標系的旋轉矩陣之前，判斷通過磁力計獲得地球磁場強度是否小于預設閾值，如果地球磁場強度大于或等于預設閾值，則說明移動終端處于受磁場強度影響比較大的地方，采用9軸模式計算獲得所述旋轉矩陣；如果地球磁場強度小于預設閾值,，則認為移動終端處于受磁場強度影響比較小的地方，采用6軸模式計算獲得所述旋轉矩陣。

具體實施中如果采用慣性測量單元測量，獲得所述移動終端的姿態(tài)數(shù)據(jù)，因為慣性測量單元中采用光纖陀螺或者機械陀螺精度比較高，則可以不用考慮磁場的影響。

參照圖6，圖6為本發(fā)明實施例中處理模塊的細化功能模塊示意圖。

基于本發(fā)明檢測移動終端航向的方法第一實施例，處理模塊40可以包括：

分析單元41，用于根據(jù)所述東北天坐標系中水平平面內(nèi)的加速度進行主成分分析，提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線。

確定單元42，用于根據(jù)預置時間內(nèi)，所述角速度在預置坐標系中垂直所述加速度的旋轉方向和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。

本實施例中在提取預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線時，利用在腳碰撞地面之前的一段時間里，手機會隨著腿部的向前擺動而旋轉，而旋轉軸與運動方向垂直，利用這個現(xiàn)象和預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線確定所述移動終端的航向。比如在以移動終端為參考的預置坐標系中，用Y軸所在直線為預置時間內(nèi)加速度變化最大所在的直線，Y軸正方向為行走的正方向，X軸則表示為角速度的旋轉軸，如果繞X軸旋轉的角速度為正值，則確定所述移動終端的航向即為Y軸正方向，如果角速度為負值，則航向為Y軸負方向。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。