一种步行方向检测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种步行方向检测方法和装置，包括：将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度，所述大地坐标系包括：北、东和重力方向；将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频；根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度；根据所述检测步子的结果确定当前步子的时间范围，找出该时间范围内水平方向上的和加速度最大时刻，根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向。本发明专利技术适用范围广，得到的前进方向精度高，能够为各种惯性导航设备提供精准的方向数据。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种步行方向检测方法和装置，包括：将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度，所述大地坐标系包括：北、东和重力方向；将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频；根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度；根据所述检测步子的结果确定当前步子的时间范围，找出该时间范围内水平方向上的和加速度最大时刻，根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向。本专利技术适用范围广，得到的前进方向精度高，能够为各种惯性导航设备提供精准的方向数据。【专利说明】一种步行方向检测方法和装置
本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种步行方向检测方法和装置。
技术介绍
现有的人员定位技术分为三类:(I)基于测距的定位技术:包括GPS、基于无线信号强度的定位技术、基于声波测距的定位技术等。GPS定位需要用户携带带有GPS模块的手机或者导航仪，通过与卫星的通讯来进行定位，但是在室内没有GPS信号的地方，该技术无法使用；基于信号强度的定位技术需要无线信号设备，由于信号干扰、阻挡、多径反射等原因，无法实现高精度的定位；基于声波的定位技术通常需要特殊的超声波设备，或者需要多设备进行时间同步或通信。这些定位技术都需要锚点来辅助定位。(2)基于位置指纹的定位技术:通常需要对不同位置进行信号指纹采集，而信号指纹的不唯一、时变等特性常使得该方法无法提供精准的定位，同时该方法也只能提供房间级别的定位。(3)基于惯性导航的定位技术:用户持设备从一个已知位置出发，通过对加速度计的读数进行计算，得到用户前进的距离和方向，从而确定用户的前进路径和距离。随着当前加速度，陀螺仪，磁场等传感器的普遍应用，大部分移动智能设备都配备了上述这些传感器，于是出现了大量基于加速度计的惯性导航技术。惯性导航技术不需要辅助锚点，不需要多设备通信，无需特殊设备部署，具有实现简单，适用范围广泛的特点。惯性导航技术广泛用于隧道内导航、各种健康相关的手机应用、智能手表、智能运动鞋等。现有的惯性导航系统利用加速度积分，步长乘以步数的方式能较准确的计算到用户的前进距离。但是，根据以上描述可以看出，现有技术普遍着力于解决前进距离的计算，却无法准确计算人员的前进方向，导致无法为用户提供高质量的定位和导航。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种步行方向检测方法和装置，以解决现有技术中无法准确计算步行前进方向的技术问题。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种步行方向检测方法，包括:将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度，所述大地坐标系包括:北、东和重力方向；将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频；根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度；根据所述检测步子的结果确定当前步子的时间范围，找出该时间范围内水平方向上的和加速度最大时刻，根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向。进一步地，所述将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度包括:将当前检测到的X，Y，Z坐标系上的加速度A=(ax，aY, az)τ，转换为以大地坐标系为参考系的加速度Ae= (aN，aE, aG)T=R.A, aN, aE, ae分别为在北、东、重力方向上的加速度，其中旋转矩阵R为:【权利要求】1.一种步行方向检测方法，其特征在于，包括: 将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度，所述大地坐标系包括:北、东和重力方向； 将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频； 根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度； 根据所述检测步子的结果确定当前步子的时间范围，找出该时间范围内水平方向上的和加速度最大时刻，根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向。2.根据权利要求1所述的步行方向检测方法，其特征在于，所述将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度包括: 将当前检测到的X，Y，Z坐标系上的加速度A= (ax, aY, az)T,转换为以大地坐标系为参考系的加速度AE=(aN，aE, aG)T=R.A, aN, aE, aG分别为在北、东、重力方向上的加速度，其中旋转矩阵R为: 3.根据权利要求2所述的步行方向检测方法，其特征在于，所述将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频包括: 将转换后的重力方向上的加速度ae采用截止频率为5Hz的低通滤波器进行滤波，得到滤波后的重力方向上的加速度aj ； 寻找ae'相邻的一组穿过O点的波谷和波峰，将该波谷到下一波谷之间计为一步； 计算当前采样点数n，当采样频率为fa时，当前步频为f u=fa/n。4.根据权利要求3所述的步行方向检测方法，其特征在于，所述根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度包括: 利用通带为的带通滤波器分别进行滤波，得到a/，aE'，得到水平方向上的和加速度为: 5.根据权利要求4所述的步行方向检测方法，其特征在于，所述根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向包括: 利用最大时刻t上，北、东方向的加速度aN/，aE/，得到当前步行方向与正北之间的夹角为:tan—1 (aEt, /aNt')。6.一种步行方向检测装置，其特征在于，包括:顺序相连的坐标转换单元、重力滤波单元、水平滤波单元和步行方向检测单元，其中: 坐标转换单元，用于将当前检测到的加速度转换为以大地坐标系为参考系的加速度，所述大地坐标系包括:北、东和重力方向； 重力滤波单元，用于将转换后的重力方向上的加速度进行滤波，检测步子并计算当前步频； 水平滤波单元，用于根据所述当前步频，将转换后的北、东方向上的加速度分别进行滤波，对滤波后的北、东方向上的加速度进行向量求和，得到水平方向上的和加速度； 步行方向检测单元，用于据所述检测步子的结果确定当前步子的时间范围，找出该时间范围内水平方向上的和加速度最大时刻，根据所述最大时刻上滤波后的北、东方向的加速度，计算当前步行方向。7.根据权利要求6所述的步行方向检测装置，其特征在于，所述坐标转换单元还用于: 将当前检测到的X，Y，Z坐标系上的加速度A= (ax, aY, az)T,转换为以大地坐标系为参考系的加速度AE=(aN，aE, aG)T=R.A, aN, aE, aG分别为在北、东、重力方向上的加速度，其中旋转矩阵R为: 8.根据权利要求7所述的步行方向检测装置，其特征在于，所述重力滤波单元包括: 滤波子单元，用于将转换后的重力方向上的加速度ae采用截止频率为5Hz的低通滤波器进行滤波，得到滤波后的重力方向上的加速度a, G ； 步子检测子单元，用于寻找ae'相邻的一组穿过O点的波谷和波峰，将该波谷到下一波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘云浩，张兰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：