用于定位移动物体的系统和方法技术方案

提供了用于定位移动物体的系统和方法。该方法可以涉及：例如，基于移动物体在第一时间点和第二时间点的位置测量，获得移动物体在第一时间点和第二时间点之间的近似位移；处理移动物体在第一时间点和第二时间点之间的多个间隔时间点的惯性测量，以获取在第一时间点和第二时间点之间的移动物体的移动特性；以及，基于所获取的移动物体的移动特性以及移动物体在第一时间点和第二时间点之间的近似位移，确定移动物体在第一时间点和第二时间点之间的所述间隔时间点的预估位移。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于定位移动物体的系统和方法版权声明本专利文件的公开的一部分包含受到版权保护的材料。版权所有人不反对任何人对专利文档或专利公开(如其在专利和商标局中的专利文件或记录中出现)进行复制再现，但是在其他情况下版权所有人保留所有版权。
技术介绍
确定物体(特别是移动物体)的位置对于导航是有用的，并且已经越来越多地应用于无人机(UAV)的各种应用中。然而，当移动物体高速移动或频繁改变方向时，位置确定的精度是资源密集型的并且难以实现。目前，高精度定位解决方案需要高精度全球定位系统(GPS)接收器。然而，这样的GPS接收器体积庞大、价格昂贵，因此只能缓慢更新。这种解决方案对于许多应用(例如，在娱乐空中跟踪或摄影中)而言是不实际的。这至少部分是因为手持式装置中的GPS单元通常具有低精度和低更新频率(例如，小于1Hz)。在空中跟踪中，对于使用GPS接收器的备选方案是使用图像识别。然而，图像识别也是资源密集型的，并且其精度受计算能力、照明条件和其它环境因素的限制。
技术实现思路
描述了用于定位移动物体(比如，步行的或跑步的个人)的系统、计算机可读介质和方法。可以利用诸如GPS接收器来进行移动物体的位置的“低频测量”。适用于此测量的GPS接收器无需非常精确，并且可以是消费型智能手机中的低成本GPS单元。可以根据这样的测量位置导出近似位移。同时，可以在进行低频测量的两个时间点之间进行多个惯性测量。惯性测量以更高的频率发生(“高频测量”)，并且可以包括诸如加速度之类的信息。可以利用可以包括诸如加速度计、陀螺仪、磁力计或其组合之类的部件在内的感测单元来进行惯性测量。根据加速度数据，可以获取移动物体的某些移动特性(例如，速度)。然后，可以使用移动特性来计算移动物体的另一位移，该位移可以被称为惯性测量位移(IM位移)。考虑到IM位移可以以相对较高的频率进行，并且可以以相对较低的累积误差来确定近似位移，结合这两者可以导致高频率和高精度地估计移动物体的位移和位置。该组合可以考虑各个测量中的每个测量的误差。此外，可以例如利用低通滤波器使加速度数据经受降噪处理，以改善位移估计。引用并入在与每个单独的出版物、专利或专利申请被具体和单独地指明通过引用并入本文相同的程度上，将本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文。附图说明本技术的各种实施例的某些特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考下面的详细描述及其附图，将更好地理解本技术的特征和优点，所述详细描述中阐述了利用本专利技术的原理的说明性实施例，所述附图中：图1A示出了确定跑步者从时间点(L1)到第二时间点(L2)的位移的方法；图1B示出了移动物体是不平坦表面上的步行的人的示例。图1C示出了也可以利用与移动物体不相关的装置(例如，UAV)来确定移动物体的近似位移；图2示出了根据惯性测量获得的加速度曲线；图3A和图3B示出了将近似位移和利用惯性测量估计出的位移进行组合以得到组合的预估位移的两种不同方式；图4是所公开的位移估计方法的一个实施例的示例流程图；图5是用于调整用于跟踪移动物体的跟踪平台的移动的示例流程图；图6示出了本公开的方法的一个实施例；以及图7示出了本公开的方法的另一实施例。具体实施方式以下的某些描述将无人机(UAV)用作为移动物体的示例。对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以无限制地使用其它类型的可移动物体。在一个实施例中，本公开提供了用于确定移动物体的位置的系统和方法。如本文所使用的术语“位置”可以指代相对于地球的位置(“绝对位置”)或相对于参考物体(比如，监控装置)的位置(“相对位置”)。在一些情况下，假设在较早时间点的物体的位置是已知的或者可以被测量，则可以通过确定物体从较早时间点到当前时间点的位移，来确定当前时间点的可移动物体的位置。用于确定移动物体的位移的本公开的示例方法将输入的针对移动物体的两个测量分别称为“低频测量”和“高频测量”。请注意，这些术语中的低频和高频是出于方便的目的而使用的，并不一定反映测量之间的关系或者每个测量或每个相关联装置的能力。如下面进一步描述的，例如，可以通过与移动物体相关联的手持式装置中的低精度GPS单元或通过经由适当手段跟踪移动物体的远程装置来进行低频测量。在一些情况下，这种低频测量更新地相对不频繁，但不会产生累积误差。换句话说，如果第一次测量的误差大约是10米，则在经过100次这样的测量后，误差不会比10米大很多。在一些情况下，高频测量可以比低频测量更频繁地进行。然而，这种高频测量不一定揭示移动物体本身的位置。相反，在一些情况下，高频测量在某些情况下涉及移动物体的加速度、速度、移动方向和/或位移。然而，当与移动物体在移动之前的位置组合使用时，这种加速度、速度、移动方向和/或位移可以确定移动物体的当前位置。此外，由于可以更频繁地执行高频测量，因此这提供了用于确定移动物体的位置或位移的频繁手段。在适当的时候或需要时，可以验证、校正或调整此类确定的位置或位移。可以参考通过低频测量确定的位置来进行验证、校正或调整。因此，组合使用低频测量和高频测量可以提供用于确定移动物体的位置或位移的高频和高精度装置。参考图1A，人102在表面101上从左向右移动。该人携带能够进行惯性测量的手持式装置103(例如，包含惯性测量单元(IMU)的智能电话)。这里，人或手持式装置可以被认为是要被确定位移的移动物体。为了说明的目的，在该示例中，该人被视为移动物体。在这种情况下，惯性测量可以被认为是高频测量。可以获得在第一时间点(L1)和第二时间点(L2)之间的人102的近似位移。该近似位移无需高度精确，并且该测量无需频繁。就精度而言，智能手机中的典型GPS接收器就足够了。在一种情况下，近似位移的测量可以具有不大于如下的误差：大约30米、大约25米、大约20米、大约15米或大约10米。在一种情况下，近似位移的测量可以具有大于如下的误差：大约1米、2米、3米、4米、5米、6米、7米、8米、9米、10米、15米或20米。因此，在这种情况下，近似位移的测量可以被认为是低频测量。在一些情况下，近似位移是利用全球定位系统(GPS)接收器来获得的。GPS接收器是这样的装置：可以从全球导航卫星系统(GNSS)中的GPS卫星接收信息，并且使用这样的信息来确定相对于卫星和相对于卫星围绕运行的地球的位置。存在可以与不同的GNSS系统一起工作的多种GPS接收器。GNSS系统的非限制性示例包括：美国全球定位系统(GPS)、全球导航卫星系统(格洛纳斯)、印度区域导航卫星系统(IRNSS)、中国北斗导航卫星系统(北斗二号)和欧洲伽利略导航卫星系统(伽利略)。然而，近似位移并不是必须要通过与移动物体物理关联的装置来获得的。例如，如图1C所示，耦合到相机的UAV在表面101和人102上方飞行，并且跟踪人102的移动。如果UAV知道自己的位置，则使用人相对于无人机的相对距离和方向，UAV可以估计该人的近似位移。如所提供，近似位移的测量无需高度频繁。例如，L1与L2之间的时间段可以是至少1/5秒、1/4秒、1/3秒、1/2秒、2/3秒、3/4秒或1秒。相反，惯性测量可以在第一时间点和第二时间点之间的多个时间点进行。如图1A所示，在第一时间点L1和第二时间点L2之间，在多个(n)中间时间点H1，H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于定位移动物体的方法，包括：基于所述移动物体在第一时间点和第二时间点的位置测量，获得所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移；处理所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的多个间隔时间点的惯性测量，以获取所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的移动特性；以及基于所获取的所述移动物体的移动特性以及所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移，确定所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的所述间隔时间点的预估位移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于定位移动物体的方法，包括：基于所述移动物体在第一时间点和第二时间点的位置测量，获得所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移；处理所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的多个间隔时间点的惯性测量，以获取所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的移动特性；以及基于所获取的所述移动物体的移动特性以及所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移，确定所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的所述间隔时间点的预估位移。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述近似位移是利用全球定位系统“GPS”接收器来获得的。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述GPS接收器被配置为在全球导航卫星系统“GNSS”中操作。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述GNSS是从由以下项组成的组中选择的：美国全球定位系统“GPS”、全球导航卫星系统“格洛纳斯”、印度区域导航卫星系统“IRNSS”、中国北斗导航卫星系统“北斗二号”和欧洲伽利略导航卫星系统“伽利略”。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述惯性测量是利用感测单元来获得的。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述感测单元包括惯性测量单元“IMU”。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述IMU包括加速度计、陀螺仪、磁力计或其组合。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述移动目标是步行或跑步的个人，或者与步行或跑步的个人相关联。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述移动特性包括速度和所述速度的方向。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述移动特性还表征沿与所述方向不同的侧向的移动。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述侧向与所述方向垂直。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括滤除表示所述惯性测量的数据集中的噪声。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述数据集表示加速度。14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述滤波使用从由如下项组成的组中选择的方法：加法平滑、巴特沃斯滤波器、数字滤波器、指数平滑、卡尔曼滤波器、内核平滑器、Kolmogorov-Zurbenko滤波器、拉普拉斯平滑、局部回归、低通滤波器、Ramer-Douglas-Peucker算法、Savitzky-Golay平滑滤波器、平滑样条、拉伸网格方法及其组合。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述滤波包括应用低通滤波器。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述低通滤波器被配置为滤除频率比上截止频率高的信号。17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述低通滤波器被配置为滤除频率比下截止频率低的信号。18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述上截止频率在大约0.7Hz与大约0.9Hz之间。19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其中，所述下截止频率在大约0.4Hz与大约0.6Hz之间。20.根据权利要求15至19中的任一项所述的方法，其中，所述低通滤波器是一阶滤波器或二阶滤波器。21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述低通滤波器是巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、椭圆滤波器、贝塞尔滤波器、高斯滤波器、勒让德滤波器、或Linkwitz–Riley滤波器。22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法，还包括确定所述数据集的目标频率。23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述目标频率用于配置所述滤波。24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述滤波是低通滤波。25.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，所述目标频率是通过使表示所述数据集的曲线与直线相交来确定的。26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述直线是所述曲线中加速度等于0的x轴。27.根据权利要求26或27所述的方法，其中，所述目标频率是通过所述直线上的两个相邻交点之间的间隔来确定的。28.根据权利要求22至24中任一项所述的方法，其中，所述目标频率是通过将所述数据集变换到频域来确定的。29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述变换包括傅里叶变换。30.根据权利要求28或29所述的方法，其中，所述目标频率被确定为与具有最高幅度的一个或多个频率相对应。31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法，还包括对表示所述惯性测量的数据集进行曲线拟合。32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述曲线拟合使用从由如下项组成的组中选择的方法：多项式插值、多项式回归、三角函数拟合、高斯拟合、洛伦兹拟合、Voigt拟合、参数曲线拟合及其组合。33.根据权利要求1至32中任一项所述的方法，其中，所述惯性测量是以至少10Hz的频率获得的。34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述惯性测量是以至少40Hz的频率获得的。35.根据权利要求1至34中任一项所述的方法，其中，所述第二时间点在所述第一时间点之后至少1/n秒，其中n至少为2Hz。36.根据权利要求1至35中任一项所述的方法，其中，所述移动特性包括根据所述数据集的积分而计算出的速度。37.根据权利要求36所述的方法，还包括基于所述移动特性来计算惯性测量位移“IM位移”。38.根据权利要求1至37中任一项所述的方法，其中，所述预估位移的确定包括融合所述IM位移和所述近似位移。39.根据权利要求38所述的方法，还包括计算针对所述IM位移的估计误差。40.根据权利要求1至39中任一项所述的方法，还包括将所述预估位移更新为在所述近似位移和针对所述IM位移的所述估计误差限定的范围内。41.一种用于定位移动物体的系统，包括处理器和程序指令，所述程序指令在由所述处理器执行时将所述系统配置为：基于所述移动物体在第一时间点和第二时间点的位置测量，获得所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移；处理所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的多个间隔时间点的惯性测量，以获取所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的移动特性；以及基于所获取的所述移动物体的移动特性以及所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移，确定所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的所述间隔时间点的预估位移。42.一种非暂时性计算机可读介质，具有程序指令，所述程序指令在被执行时将系统配置为：基于所述移动物体在第一时间点和第二时间点的位置测量，获得所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移；处理所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的多个间隔时间点的惯性测量，以获取所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的移动特性；以及基于所获取的所述移动物体的移动特性以及所述移动物体在所述第一时间点和所述第二时间点之间的近似位移，确定所述移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗培梁，钱杰，赵丛，封旭阳，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44