一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法技术

本发明专利技术公开了一种在线校准步长、运动偏差角修正和自适应能量管理的行人导航方法，属于行人导航领域。该方法首先在初始化阶段基于滤波进行位置姿态更新，然后在此基础上对步长模型进行标定并基于滤波进行行人运动方向修正；最后在初始化阶段结束后进行步长加方向的位置推算。在此过程中提出一套自适应的能量管理测略：增加陀螺休眠机制，满足特定条件下进行唤醒；在初始化阶段选择高采样率，进入正式的位置推算阶段进行降采样处理。通过使用本方法进行行人导航位置推算，避免了离线校准，并且对行人运动方向进行修正，同时使用自适应能量管理策略，有效降低了能耗。

A pedestrian navigation method based on on-line calibration of step size, correction of motion deviation angle and adaptive energy management

【技术实现步骤摘要】
一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法
本专利技术属于行人导航
，具体是一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法。
技术介绍
近几十年来，随着微电子机械(MEMS)技术的发展，MEMS惯性传感器被广泛应用于行人导航。由三轴陀螺仪和三轴加速度计构成的MEMS惯性传感器通常附着在人体的某一部位上，用于运动监测或生物医学等目的。现有的基于惯性器件技术的行人导航代表性方法主要可分为两类。一类是基于捷联惯导的力学编排计算方法。由于受陀螺仪和加速度计的固有漂移与零偏影响，捷联惯性系统的导航误差迅速增大，不可避免地导致结果发散。为了解决这一问题，人们对零速更新(ZUPT)方法进行了大量的研究，将零速视为行走姿态阶段的伪测量引入其中。ZUPT被证明能够有效地补偿惯性传感器漂移并重置系统部分累积误差。为了保持良好的航向精度和抑制陀螺仪的垂向漂移，磁力计越来越普遍地与惯性传感器在大规模低成本装置上集成，被称为MARG传感器，包含磁强计、角速率和重力传感器阵列。为了最佳地融合MARG传感器数据，发展了各种线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法，具体包括以下步骤：/n步骤1：采用MARG传感器获取行人位置、速度、姿态数据；/n步骤2：行人开始运动后进入“捷联惯导推算”阶段，基于惯性推算方法进行行人位置姿态更新；/n步骤3：进行行人步态检测，以每一步为单位进行分割；/n步骤4：进行行人步长在线标定；/n步骤5：进行行人航向偏差角修正；/n步骤6：检测总位移是否达预设长度，如否，则转至步骤2；如是，MARG传感器中陀螺仪进行休眠，转至步骤7；/n步骤7：进入“步态航位推算”阶段位置推算。/n

【技术特征摘要】
1.一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法，具体包括以下步骤：
步骤1：采用MARG传感器获取行人位置、速度、姿态数据；
步骤2：行人开始运动后进入“捷联惯导推算”阶段，基于惯性推算方法进行行人位置姿态更新；
步骤3：进行行人步态检测，以每一步为单位进行分割；
步骤4：进行行人步长在线标定；
步骤5：进行行人航向偏差角修正；
步骤6：检测总位移是否达预设长度，如否，则转至步骤2；如是，MARG传感器中陀螺仪进行休眠，转至步骤7；
步骤7：进入“步态航位推算”阶段位置推算。


2.如权利要求1所述的一种在线校准步长、修正运动偏差角和自适应能量管理的行人导航方法，其特征在于所述步骤2的具体方法为：
在每一时刻接收到MARG元件数据后，进行位置速度姿态更新，具体如下：
进行k时刻的位置速度姿态推算：



上标n表示导航坐标系n系，下标k表示第k时刻，表示从b系到n系的姿态旋转矩阵，f表示比力，I3表示3维的单位阵，Δt表示采样时间间隔，g表示重力加速度，v表示速度矢量，ω表示角速度，加速度计与陀螺仪的测量误差将导致位置、速度、姿态误差逐渐积累，通过构建滤波器进行实时误差估计与补偿xI：



其中上标T表示矩阵转置，表示失准角，δp表示位置误差，δv表示速度误差，δω表示角速率偏差，δa表示加速度偏差；
建立滤波状态方程：



其中，w表示过程噪声，服从高斯...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽波，张泽亮，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51