專利名稱：一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及慣性導(dǎo)航、人員定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方 法和裝置。
背景技術(shù)：
目前主流的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法是基于計(jì)算機(jī)視覺或在裝備了復(fù)雜測(cè)試設(shè)備 和分析工具的實(shí)驗(yàn)室完成，基于計(jì)算機(jī)視覺的人員軌跡跟蹤是建立在視頻處理、圖像處理 的基礎(chǔ)之上，易受動(dòng)態(tài)環(huán)境中多方面因素的影響，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度高，計(jì)算量大。而在實(shí)驗(yàn) 室實(shí)現(xiàn)跟蹤受場(chǎng)地和設(shè)備的限制，缺少實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法和裝置。技術(shù)方案一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，包括以下步驟1)采樣測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)在X 軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的加速度；2)對(duì)獲得的加速度進(jìn)行積分運(yùn)算，以獲得人體在三個(gè)方 向的瞬時(shí)速度；3)對(duì)獲得的瞬時(shí)速度進(jìn)行積分，以獲得人體在三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)距離。較佳的，步驟1)中，測(cè)量加速度的采樣頻率為250HZ。較佳的，還包括以下步驟通過計(jì)算人體行走加速度的無偏自相關(guān)性特性，獲得人 員行走的步頻、步長(zhǎng)、人員運(yùn)動(dòng)的方向，從而生成人員運(yùn)動(dòng)的三維軌跡?！N人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置，包括加速度采集與計(jì)算模塊，用于獲得人體運(yùn)動(dòng)在X 軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的加速度；數(shù)據(jù)無線傳輸模塊；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與圖形繪制顯示模塊，用于 顯示人員運(yùn)動(dòng)的三維軌跡。較佳的，所述數(shù)據(jù)無線傳輸模塊為433MHZ通訊模塊。較佳的，所述加速度采集與計(jì)算模塊包括三軸加速度傳感器。較佳的，所述加速度采集與計(jì)算模塊包括AD轉(zhuǎn)換模塊。有益效果本發(fā)明不需要大量的視頻和圖像，因此數(shù)據(jù)處理量小，并且受環(huán)境的影 響因素少，所得的人員運(yùn)動(dòng)軌跡精度卻非常高。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中加速度采集與計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中加速度采集數(shù)據(jù)示例；圖4為圖3中X軸加速度信號(hào)自相關(guān)系數(shù)波形圖；圖5為圖3中Z軸加速度信號(hào)自相關(guān)系數(shù)波形圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù) 范圍不局限于所述實(shí)施例。實(shí)施例1 一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，包括以下步驟1)以250MHZ的頻率采樣 測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)在X軸、Y軸和ζ軸三個(gè)方向的加速度；2)對(duì)獲得的加速度進(jìn)行積分運(yùn)算，以 獲得人體在三個(gè)方向的瞬時(shí)速度和瞬時(shí)位置數(shù)據(jù)；3)對(duì)獲得的瞬時(shí)速度進(jìn)行積分，以獲得 人體在三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)距離。同時(shí)，通過計(jì)算人體行走加速度的無偏自相關(guān)性特性，獲得人員行走的步頻、步 長(zhǎng)、人員運(yùn)動(dòng)的方向，從而生成人員運(yùn)動(dòng)的三維軌跡。以上方法通過一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，該裝置佩戴在運(yùn)動(dòng) 人員的腰部，包括加速度采集與計(jì)算模塊，用于獲得人體運(yùn)動(dòng)在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向 的加速度；數(shù)據(jù)無線傳輸模塊；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與圖形繪制顯示模塊，用于顯示人員運(yùn)動(dòng)的三維 軌跡。數(shù)據(jù)無線傳輸模塊為433MHZ通訊模塊，采用CHIPC0N公司CC1100無線收發(fā)模塊 實(shí)現(xiàn)。加速度采集與計(jì)算模塊包括美國(guó)FREESACLE公司的MMA7260單芯片三軸加速度傳 感器，MCU采用TI公司的MSP430低功耗芯片，內(nèi)含AD轉(zhuǎn)換模塊，系統(tǒng)硬件示意圖如圖2所
7J\ ο本實(shí)施例中，實(shí)際測(cè)量得到的三個(gè)軸上的加速度將如圖3所示，其中橫軸為時(shí)間 軸，其值為數(shù)據(jù)采集數(shù)量，與系統(tǒng)采樣頻率相關(guān)。對(duì)于一個(gè)信號(hào)X(n)，n= 1，2，…，N的無偏自相關(guān)函數(shù)定義為/f (m) = ~—^ ； }, χ(η)λ*(η十 m).
iv —I to I ΞΤm為任意整數(shù)如圖4和圖5所示，自相關(guān)函數(shù)Rxx提供了信號(hào)與其平移m時(shí)間后所得信號(hào)之間關(guān) 聯(lián)生產(chǎn)方式的測(cè)度，自相關(guān)函數(shù)曲線反映了信號(hào)自身的周期性和噪聲水平。據(jù)此可獲得每 步采樣周期時(shí)間區(qū)間。根據(jù)采樣周期時(shí)間區(qū)間，以X軸為例，設(shè)加速度值為A(t)，對(duì)A(t)對(duì) t進(jìn)行積分運(yùn)算，t為時(shí)間，則可得到即時(shí)速度SX(t)，再對(duì)SX(t)對(duì)t進(jìn)行積分運(yùn)算，則可得 到在時(shí)間T內(nèi)，人員在X軸上的移動(dòng)距離LXT(t) =1。同理，在Y軸、Z軸上可獲得WYT(t) = w,HZT(t) =h。參照人員運(yùn)動(dòng)起點(diǎn)，點(diǎn)P(l，w，h)就是人員運(yùn)動(dòng)軌跡中的一個(gè)點(diǎn)，這些點(diǎn) 的集合就形成人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，可通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與圖形繪制顯示模塊集合繪制人員運(yùn)動(dòng)的 三維運(yùn)動(dòng)軌跡。如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表示和表述了本發(fā)明，但其不得解釋 為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì) 其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。
權(quán)利要求
一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，其特征是包括以下步驟1)采樣測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的加速度；2)對(duì)獲得的加速度進(jìn)行積分運(yùn)算，以獲得人體在三個(gè)方向的瞬時(shí)速度；3)對(duì)獲得的瞬時(shí)速度進(jìn)行積分，以獲得人體在三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)距離。
2.如權(quán)利要求1所述的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，其特征是步驟1)中，測(cè)量加速度的 采樣頻率為250HZ。
3.如權(quán)利要求1所述的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，其特征是還包括以下步驟通過計(jì)算 人體行走加速度的無偏自相關(guān)性特性，獲得人員行走的步頻、步長(zhǎng)、人員運(yùn)動(dòng)的方向，從而 生成人員運(yùn)動(dòng)的三維軌跡。
4.一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置，其特征是包括加速度采集與計(jì)算模塊，用于獲得人 體運(yùn)動(dòng)在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的加速度；數(shù)據(jù)無線傳輸模塊；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與圖形繪制顯示模塊，用于顯示人員運(yùn)動(dòng)的三維軌跡。
5.如權(quán)利要求4所述的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置，其特征是所述數(shù)據(jù)無線傳輸模塊為 433MHZ通訊模塊。
6.如權(quán)利要求4所述的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置，其特征是所述加速度采集與計(jì)算模 塊包括三軸加速度傳感器。
7.如權(quán)利要求4所述的人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤裝置，其特征是所述加速度采集與計(jì)算模 塊包括AD轉(zhuǎn)換模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種人員運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤方法，包括以下步驟1)采樣測(cè)量人體運(yùn)動(dòng)在X軸、Y軸和Z軸三個(gè)方向的加速度；2)對(duì)獲得的加速度進(jìn)行積分運(yùn)算，以獲得人體在三個(gè)方向的瞬時(shí)速度；3)對(duì)獲得的瞬時(shí)速度進(jìn)行積分，以獲得人體在三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)距離。本發(fā)明還公開了實(shí)現(xiàn)這種方法的裝置。本發(fā)明不需要大量的視頻和圖像，因此數(shù)據(jù)處理量小，并且受環(huán)境的影響因素少，所得的人員運(yùn)動(dòng)軌跡精度卻非常高。
文檔編號(hào)G08C17/02GK101975582SQ20101052475
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者李星, 陳靜波 申請(qǐng)人:江蘇瑞蚨通軟件科技有限公司(中外合資)