一种用于确定在刚性附接到移动元件（ＥＭ）的三轴加速计（３Ａ）的第一静止时刻（ｔ０）与所述第一静止时刻（ｔ０）之后的第二静止时刻（ｔｎ）之间由所述三轴加速计（３Ａ）的连续位置形成的轨迹的特征的设备，所述设备还包括三轴附加传感器和控制装置（ＣＭＤ），所述三轴附加传感器用于测量在与陆地参考坐标系相关的固定全局参考坐标系（ＧＦ）中第一静止时刻（ｔ０）与第二静止时刻（ｔｎ）之间的基本恒定的矢量场的矢量，所述附加传感器刚性附接到所述移动元件（ＥＭ）并固定在所述加速计（３Ａ）的参考坐标系中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定由附接到移动元件的三轴加速计的连续位置形成的轨迹的特征的设备。
技术介绍
总的来说，本专利技术涉及运动捕获以及四处移动的个体的地理位置定位领域。运动捕获涉及一般公共应用，诸如休闲应用(交互游戏控制台、跟踪体育运动、虚拟现实或增强现实)、用于帮助行人导航的应用(目前最常用的是卫星导航系统，诸如GPS)、用于帮助弱势人群或那些因他们的环境而临时变得处于困境的人(残疾人或那些处于黑暗中的人)的行动的应用、以及健身应用(步数计、计算能量消耗或计算行驶的距离)。运动捕获还涉及医疗应用(跟踪老年人和/或受赡养的人、分析针对姿势矫正的步态或者帮助诊断)、安全或营救应用(定位着火的建筑物中消防员的位置、可操作地跟踪军人或者监视犯人)以及商业上的定向应用(对商业中心或超市中的消费者的轨迹进行统计、定义使用的原型、或者提议依赖于区域的商业服务)。众所周知，重构物体或配备物体的人的运动包括由基于卫星的导航辅助系统 (诸如室外的GPS系统)识别的以及由室内的基于超宽带(UWB)或WiFi传输的无线电定位系统识别的信号的发射器。在许多的地理区域(无论是国外还是国内)中，由于需要依赖于区域度量进行测量的(例如，在由导航辅助系统的一个或多个卫星发射的信号不可用的情况中)以及需要测量伪距离的无线电信号的阻碍，依赖于基于卫星的导航辅助或无线电定位系统的导航仍然是非常棘手的。实际上，如A. Maali, A. Ouldali, H. Mimoun和G. Baudoin在2008年5月召开白勺 3rd International Symposium on Wireless Pervasive Computing(ISffPC)会议中公开的文献"An evaluation of UffB localization under non line-of-sight (NLOS) propagation"(379-382页)中所示的那样，这些障碍或阻碍条件严重地恶化了定位信息的准确性，甚至有时致使导航辅助服务不可用。通常，上述引用的文献中的实现方式呈现了一种不适用于或者甚至消弱一般公共应用的耗费成本且庞大的基础设施。其他系统致力于通过使用通常传递惯性测量结果的姿态传感器(加速计、磁力计、陀螺仪)根据给定的离开点而计算路径。这些测量使得能够通过或多或少精确且复杂的装置来实现导航，例如在以下文献中描述的那样=Inertial head-tracker sensor fusion by a complementary separate-bias kalman filter，， (E.Foxlin), Virtual Reality Annual International Symposium, Proceedings of the IEEE 1996， 185-194 页，1996 年 3 月；"Detection of spatio-temporal gait parameters by using wearable motion sensors，，(K. Kogure、L Seon-Woo禾口K. Mase) ,Engineering in Medicine and Biology Society。IEEE-EMBS 2005，27th Annual International Conference of the，6836-6839 页，2005 年；"Pedestrian tracking with shoe-mounted inertialsensors" (Ε. Foxlin), Computer Graphics and Applications, IEEE, 25 :38-46,2005 年 11—12 月:5 "" Integration of foot-mounted inertial sensors into a Bayesian location estimation framework" (P. Robertson>B. Krach) Positioning, Navigation and Communication, WPNC 2008,5th Workshop on，55-61 页，2008 年 3 月。这些系统成本和复杂性高，且通常缺乏准确性。视频游戏控制台(诸如Wii)使用光学和/或超声波传感器来确定游戏控制元件的轨迹。这些系统昂贵且有局限性。还存在着在用户的弧矢面中布置两个加速计和一个陀螺仪从而能够确定该平面中的传感器的姿态的系统，如以下文献中呈现的那样“Assessme nt of walking features from foot inertial sensing，，(S. Scapellato、F. Caval lo> A. M. Sabatini 禾口 C. Martelloni)，Biomedical Engineering, IEEE Transa ctions on, 486-494 页， 2005 年 3 月；或者"Multisensor approach to walki ng distance estimation with foot inertial sensing，，(D. Alvarez> A. M Lope z、J. Rodriguez-Uria、J. C. Alvarez 禾口 R. C. Gonzalez) ,Engineering in Me dicine and Biology Society,2007,EMBS 2007,29th Annual International Conference of the IEEE，5719—5722 页，2007 年 8 月。在脚的轴上对加速度进行积分。这些系统的成本降低了，但存在着其他缺陷。一方面，它们假设传感器被完美地放置在矢面中，这对用户而言实际上是几乎不可能实现的，从而导致与较差的一个或多个传感器的定位相关的估计误差。另一方面，它们假设行走发生在弧矢面中，但是例如当在路上行走时情况或许不是这样的。文献"，An innovative shoe-mounted pedestrian navigation system' (K. Fyfe> Gerard Lachapelle、R. Stirling禾口J.Collin),Proc. European Navigation Conf. (GNSS), CD-ROM, Austrian Inst, of Navigation, 2003年4月”公开了一种配备有三个加速计和用于计算传感器经历的角度的第四加速计的系统。该另一个加速计放置在同一移动元件上， 但与后者相距一定距离。因此，这两个传感器看到了相同的转动和相同的位移。这种结构能够估计以基本上恒定方向进行转动的移动元件的转速，同时不需要陀螺仪。相比于Alvarez 等人和kapellato等人提出的具有陀螺仪的系统，该系统由于用一对加速计替换了单轴陀螺仪而降低了成本。然而，这种系统呈现了与之前引用的示例相同的缺陷，因为仅考虑了与矢面正交的轴相关的转动。另外，通过一对加速计来估计转速(本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于确定在刚性附接到移动元件（ＥＭ）的三轴加速计（３Ａ）的第一静止时刻（ｔ０）与所述第一静止时刻（ｔ０）之后的第二静止时刻（ｔｎ）之间由所述三轴加速计（３Ａ）的连续位置形成的轨迹的特征的设备，所述设备还包括三轴附加传感器和控制装置（ＣＭＤ），所述三轴附加传感器用于测量在与陆地参考坐标系相关的固定全局参考坐标系（ＧＦ）中所述第一静止时刻（ｔ０）与所述第二静止时刻（ｔｎ）之间的基本恒定的矢量场的矢量，所述附加传感器刚性附接到所述移动元件（ＥＭ）并固定在所述加速计（３Ａ）的参考坐标系中，其特征在于，所述控制装置（ＣＭＤ）包括：－第一确定装置（ＭＤ１），用于确定所述三轴加速计（３Ａ）的所述第一静止时刻（ｔ０）和所述第二静止时刻（ｔｎ）；－第二确定装置（ＭＤ２），用于基于所述三轴加速计（３Ａ）传递的矢量或者基于所述附加传感器传递的矢量，在与所述加速计（３Ａ）相关或与所述附加传感器相关的移动参考坐标系（ＬＦ）中，确定所述第一静止时刻（ｔ０）与所述第二静止时刻（ｔｎ）之间所述三轴加速计（３Ａ）的基本不变的转轴以及与所述基本不变的转轴正交的平面；－第一计算装置（ＭＣ１），用于在所述移动参考坐标系中（ＬＦ）中，在所述连续时刻（ｔ０，ｔ１，…，ｔｎ）处，计算在由所述三轴加速计（３Ａ）传递的矢量的平面上和在由所述附加传感器传递的矢量的平面上的第一正交投影；－第三确定装置（ＭＤ３），用于在所述连续时刻（ｔ０，ｔ１，…，ｔｎ）处，基于由所述附加传感器传递的所述矢量的所述第一正交投影，确定从所述移动参考坐标系（ＬＦ）转换到所述固定全局参考坐标系（ＧＦ）的转动；－第二计算装置（ＭＣ２），用于在所述连续时刻（ｔ０，ｔ１，…，ｔｎ）处，计算由所述第一计算装置（ＭＣ１）在由所述三轴加速计（３Ａ）传递的矢量的平面中提供的所述第一正交投影在所述固定全局参考坐标系（ＧＦ）中的第二正交投影；－第三计算装置（ＭＣ３），用于从所述固定全局参考坐标系（ＧＦ）中的每个第二正交投影中减去在所述连续时刻（ｔ０，ｔ１，…，ｔｎ）上的平均矢量，以便获得所述平面中心的加速度，避免地球引力的影响以及在所述固定全局参考坐标系（ＧＦ）中所述设备的漂移的影响；以及－第四计算装置（ＭＣ４），用于基于所述中心加速度来计算所述轨迹的特征。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：B·德尼，
申请(专利权)人：莫韦公司，
类型：发明
国别省市：FR
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