一种基于惯性定位的多功能鞋垫制造技术

本发明专利技术请求保护一种基于惯性定位的多功能鞋垫，包括惯性传感器模块、主控电路模块、信号传输模块，惯性传感器模块包含加三轴速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计，惯性定位模块主要工能是采集人体运动数据，与主控电路模块相连，并把运动数据传送给主控电路模块，算法在主控电路模块中，并控制整个鞋垫。信号传输模块包括蓝牙模块和3G模块。蓝牙模块负责与智能手机通过蓝牙连接并传送数据到手机app，同时蓝牙模块与主控电路模块相连。3G模块可将信号传递到远程手机app，且与主控电路模块相连。USB模块可与主控电路模块进数据传输，且与电池模块相连，进行充电管理。存储器与主控电路模块直接相连，实现数据存储功能。本装置定位精度高、应用广泛。

Multifunctional insole based on inertial positioning

The invention relates to a multifunctional insole based on inertial positioning, including inertial sensor module, main control module, signal transmission module, inertial sensor module includes a speed meter, and three axis three axis gyro, three axis magnetometer and barometer, inertial positioning module main work is the acquisition of human motion data. With the main control circuit module, and the motion data is transmitted to the main control circuit module, the algorithm in the main control circuit module, and control the whole insole. The signal transmission module comprises a Bluetooth module and a 3G module. The Bluetooth module is responsible for connecting the smartphone with Bluetooth and transmitting data to the mobile phone app, while the Bluetooth module is connected with the main control circuit module. The 3G module can transmit the signals to the remote mobile phone app, and is connected with the main control circuit module. The USB module can transmit data with the main circuit module and connect with the battery module to charge management. The memory is directly connected with the main control circuit module, and the data storage function is realized. The device has high positioning accuracy and wide application.

【技术实现步骤摘要】
一种基于惯性定位的多功能鞋垫
本专利技术涉及惯性定位
，具体涉及一种基于惯性定位的多功能鞋垫。
技术介绍
现阶段运用最多的主要是GPS定位，WIFI定位，基站定位等定位技术，但这些定位技术均存在较大的局限性，其盲区问题较为突出。惯性定位领域是一个全新的领域，基于惯性定位的自主定位技术作为一个定位精度更高，外界因素需求较低的定位技术，具有可靠、实时、便携的优点，有更好的市场需求。如厦门市踏踏联盟科技有限公司2015年提出的一种GPS定位鞋垫专利，其利用GPS定位具有一定的局限性，再如申请号为CN205214382U的智能定位鞋垫，其利用GPS定位，基站定位和WIFI定位的混合使用，虽优于仅用GPS信号的定位精度，然后对于三者信号皆无的极端环境下，仍旧无能为力。虽然长沙格致电子科技有限公司提出了一种惯性定位鞋垫，但是对于鞋垫的具体定位精度无从考证，并且长沙科技有限公司提出的惯性定位鞋垫无法实现人体运动信息判别功能。现有市面上的智能鞋垫几乎是通过GPS、基站、WIFI定位以及惯性导航实现定位，但对于一些无WiFi信号、无GPS覆盖、四周无基站等极端环境，以及室内封闭环境、楼层中三维的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于惯性定位的多功能鞋垫，包括鞋垫本体，其特征在于，还包括：设置在鞋垫本体内的惯性传感器模块、主控电路模块、信号传输模块、存储器、电池模块及USB模块，所述惯性传感器模块负责测得人体三个轴向的运动加速度、人体运动航向角及测量人体距海平面的高度；所述主控电路模块，用于实现定位导航、人体运动信息判别、步数记录，其上集成了陀螺仪姿态更新算法、加速度计和磁力计定姿算法、扩展卡尔曼滤波算法、航迹推算算法、人体运动信息判别算法；所述信号传输模块负责与智能手机通过无线连接并传送数据到手机app，同时信号传输模块与主控电路模块相连，USB模块用于与主控模块进行程序烧录即数据传输，可与主控电路模块进行数据传...

【技术特征摘要】
1.一种基于惯性定位的多功能鞋垫，包括鞋垫本体，其特征在于，还包括：设置在鞋垫本体内的惯性传感器模块、主控电路模块、信号传输模块、存储器、电池模块及USB模块，所述惯性传感器模块负责测得人体三个轴向的运动加速度、人体运动航向角及测量人体距海平面的高度；所述主控电路模块，用于实现定位导航、人体运动信息判别、步数记录，其上集成了陀螺仪姿态更新算法、加速度计和磁力计定姿算法、扩展卡尔曼滤波算法、航迹推算算法、人体运动信息判别算法；所述信号传输模块负责与智能手机通过无线连接并传送数据到手机app，同时信号传输模块与主控电路模块相连，USB模块用于与主控模块进行程序烧录即数据传输，可与主控电路模块进行数据传输，USB模块与电池模块相连，进行充电管理，存储器与主控电路模块直接相连，实现数据存储功能。2.根据权利要求1所述的基于惯性定位的多功能鞋垫，其特征在于，所述惯性传感器模块包含三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计和气压计，所述三轴加速度计用于测量人体运动的三个轴向的加速度，三轴陀螺仪用于测量人体三个轴向的运动角速度，三轴磁力计用于测量人体运动航向角，气压计用于测量人体距海平面的高度。3.根据权利要求1或2所述的基于惯性定位的多功能鞋垫，其特征在于，所述陀螺仪姿态更新算法采用四元素方法求陀螺仪的姿态角，得出四元素表示的坐标变换矩阵和四元素的微分方程，采用四阶龙格库塔法求解微分方程，计算四参数的更新值，求得姿态角。4.根据权利要求1或2所述的基于惯性定位的多功能鞋垫，其特征在于，所述卡尔曼融合滤波算法包括步骤：初始时采集加速度计、磁力计和陀螺仪的原始数据；对原始数据进行误差补偿和卡尔曼滤波；若K<1时，则计算初始时刻加速度计和磁力计的姿态角，确定初始姿态角，根据初始姿态角计算初始四元素；若K>＝1,按照捷联惯导法计算出K时刻加速度计和磁力计的姿态角，四元素的四阶龙格库塔法计算K时刻陀螺仪的姿态角；再进行陀螺仪噪声估计，计算过程噪声协方差Q融合实现姿态角噪声估计，计算测量噪声协方差R；采用扩展卡尔曼滤波算法进行姿态融合，计算姿态角。5.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶盛，惠鸿飞，罗康岚，胡远林，吴英冬，路永乐，陈思桥，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50