口。
[0092] S3、計(jì)算當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量，并將水平方向的加速度在該向量方向上進(jìn)行 降維處理，具體包括S31和S32 ;
[0093] S31、計(jì)算一個(gè)步伐周期內(nèi)的步行方向向量的平均值作為當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向 量；
[0094] S32、將水平方向的加速度在前進(jìn)方向向量的方向上進(jìn)行降維處理。
[0095] 本步驟中，將水平方向的加速度在該向量方向上進(jìn)行降維處理的步驟，其具體 為：
[0096] 將一個(gè)步伐周期內(nèi)的水平方向的X軸和Y軸的加速度數(shù)據(jù)fACCx和fAC切構(gòu)成一 個(gè)M*2的采樣矩陣P，M為該周期內(nèi)獲得的樣本數(shù)，進(jìn)而將采樣矩陣P與前進(jìn)方向向量相乘 后，將獲得的結(jié)果作為降維后的水平方向的加速度AC化；
[0097]S4、對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正后，結(jié)合步伐計(jì)數(shù)計(jì)算獲得手機(jī)當(dāng)前的 位置，包括步驟S41和S42 ;
[0098]S41、計(jì)算垂直方向的加速度fACCz和降維后的水平方向的加速度AC化之間的 相位差，并根據(jù)該相位差對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正，若判斷垂直方向的加速度 fACCz的相位領(lǐng)先于降維后的水平方向的加速度ACCh的相位，則將前進(jìn)方向向量作為手機(jī) 的步行前進(jìn)方向向量，反之，將前進(jìn)方向向量反相后作為手機(jī)的步行前進(jìn)方向向量；
[0099]S42、結(jié)合步行前進(jìn)方向向量和步伐計(jì)數(shù)，根據(jù)下式，計(jì)算獲得手機(jī)當(dāng)前的位置：
[0100]
[0101] 上式中，StUtUM表示手機(jī)當(dāng)前的位置，Shitw表示手機(jī)的初始位置，N表示當(dāng)前的步 伐計(jì)數(shù)總值，i為自然數(shù)，Si表示手機(jī)在第i個(gè)步伐的位移，Li表示第i個(gè)步伐的長度，Vgi 表示第i個(gè)步伐的步行前進(jìn)方向向量。
[0102] 本方法綜合利用智能手機(jī)內(nèi)置的加速度計(jì)、重力加速度計(jì)和磁場傳感器采集的數(shù) 據(jù)來進(jìn)行使用者步行狀態(tài)下手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定。本方法通過對(duì)手機(jī)在水平W及垂直方向 上的加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和比較，計(jì)算出在使用者步行狀態(tài)下手機(jī)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，有效的避 免了累計(jì)誤差，精確度高，測量穩(wěn)定性強(qiáng)，不需要用戶W固定姿態(tài)持握手機(jī)，并且對(duì)于不同 的用戶具有良好的適用性，可用于室內(nèi)定位、步行導(dǎo)航等各類應(yīng)用中。
[0103] W上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施 例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替 換，該些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，包括： 51、 根據(jù)加速度計(jì)、重力加速度計(jì)和磁場傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得手機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí) 在世界坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)三軸加速度； 52、 使用帶通濾波器對(duì)實(shí)時(shí)三軸加速度進(jìn)行濾波，并分別對(duì)水平方向的加速度和垂直 方向的加速度進(jìn)行處理后，獲得手機(jī)的步行方向向量并進(jìn)行步伐計(jì)數(shù)； 53、 計(jì)算當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量，并將水平方向的加速度在該向量方向上進(jìn)行降維 處理； 54、 對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正后，結(jié)合步伐計(jì)數(shù)計(jì)算獲得手機(jī)當(dāng)前的位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟Sl，包 括： 511、 根據(jù)重力加速度計(jì)和磁場傳感器采集的手機(jī)坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得手機(jī) 坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣； 512、 將轉(zhuǎn)換矩陣與加速度計(jì)采集的手機(jī)坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)三軸加速度相乘，獲得手機(jī)運(yùn) 動(dòng)時(shí)在世界坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)三軸加速度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S2,包 括： 521、 使用通帶為1~3Hz的帶通濾波器對(duì)實(shí)時(shí)三軸加速度進(jìn)行濾波； 522、 對(duì)預(yù)設(shè)時(shí)間滑窗內(nèi)的水平方向的加速度做主成分分析后，獲得手機(jī)的步行方向向 量； 523、 根據(jù)垂直方向的加速度數(shù)據(jù)的周期性進(jìn)行步伐計(jì)數(shù)； 所述預(yù)設(shè)時(shí)間滑窗是指時(shí)間長度為一個(gè)步伐周期的時(shí)間窗口。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S22， 其具體為： 將預(yù)設(shè)時(shí)間滑窗內(nèi)的水平方向的X軸和Y軸的加速度數(shù)據(jù)構(gòu)成水平加速度矩陣后，計(jì) 算該矩陣的協(xié)方差矩陣，進(jìn)而計(jì)算獲得協(xié)方差矩陣的特征向量及其相應(yīng)的特征值，最后獲 得協(xié)方差矩陣的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量作為手機(jī)在當(dāng)前時(shí)刻的步行方向向量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S3,包 括： 531、 計(jì)算一個(gè)步伐周期內(nèi)的步行方向向量的平均值作為當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量； 532、 將水平方向的加速度在前進(jìn)方向向量的方向上進(jìn)行降維處理。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S3中 所述將水平方向的加速度在該向量方向上進(jìn)行降維處理的步驟，其具體為： 將一個(gè)步伐周期內(nèi)的水平方向的X軸和Y軸的加速度數(shù)據(jù)構(gòu)成采樣矩陣，進(jìn)而將采樣 矩陣與前進(jìn)方向向量相乘后，將獲得的結(jié)果作為降維后的水平方向的加速度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S4,包 括： 541、 計(jì)算垂直方向的加速度和降維后的水平方向的加速度之間的相位差，并根據(jù)該相 位差對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正，獲得手機(jī)的步行前進(jìn)方向向量； 542、 結(jié)合步行前進(jìn)方向向量和步伐計(jì)數(shù)，獲得手機(jī)當(dāng)前的位置。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S41， 其具體為： 計(jì)算垂直方向的加速度和降維后的水平方向的加速度之間的相位差，并根據(jù)該相位差 對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正，若判斷垂直方向的加速度的相位領(lǐng)先于降維后的水 平方向的加速度的相位，則將前進(jìn)方向向量作為手機(jī)的步行前進(jìn)方向向量，反之，將前進(jìn)方 向向量反相后作為手機(jī)的步行前進(jìn)方向向量。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟S42， 其具體為：結(jié)合步行前進(jìn)方向向量和步伐計(jì)數(shù)，根據(jù)下式，計(jì)算獲得手機(jī)當(dāng)前的位置：上式中，Scmrat表示手機(jī)當(dāng)前的位置，s^?31表示手機(jī)的初始位置，N表示當(dāng)前的步伐計(jì) 數(shù)總值，i為自然數(shù)，Si表示手機(jī)在第i個(gè)步伐的位移，L,表示第i個(gè)步伐的長度，Vgi表示 第i個(gè)步伐的步行前進(jìn)方向向量。10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，其特征在于，所述步驟Sll 中所述轉(zhuǎn)換矩陣為：上式中，g表示重力加速度，Gx、Gy、Gz分別表示重力加速度計(jì)采集的手機(jī)坐標(biāo)系下的X軸、Y軸和Z軸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，Bx、By32分別表示磁場傳感器采集的手機(jī)坐標(biāo)系下的X軸、Y軸 和Z軸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種手機(jī)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的判定方法，包括：根據(jù)加速度計(jì)、重力加速度計(jì)和磁場傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得手機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)在世界坐標(biāo)系下的實(shí)時(shí)三軸加速度；使用帶通濾波器對(duì)實(shí)時(shí)三軸加速度進(jìn)行濾波，并分別對(duì)水平方向的加速度和垂直方向的加速度進(jìn)行處理后，獲得手機(jī)的步行方向向量并進(jìn)行步伐計(jì)數(shù)；計(jì)算當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量，并將水平方向的加速度在該向量方向上進(jìn)行降維處理；對(duì)當(dāng)前步伐的前進(jìn)方向向量進(jìn)行校正后，結(jié)合步伐計(jì)數(shù)計(jì)算獲得手機(jī)當(dāng)前的位置。本方法發(fā)明可有效的避免累計(jì)誤差，精確度高，而且不需要用戶以固定姿態(tài)持握手機(jī)，對(duì)于不同的用戶具有良好的適用性，可用于室內(nèi)定位、步行導(dǎo)航等各類應(yīng)用中。
【IPC分類】G01C21/10, G01C21/08
【公開號(hào)】CN104964685
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510376966
【發(fā)明人】趙然, 張弢, 王周紅, 高民
【申請(qǐng)人】廣州市香港科大霍英東研究院
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月30日