个人导航系统与相关方法技术方案

一种个人导航系统，包括：至少一个与用户相关联的惯性传感器模块，该惯性传感器模块包括至少一个传感器以产生与用户相关联的位置数据；通信设备，以接收和/或发送位置数据的至少一部分；以及现场计算机，以与通信设备进行通信并接收位置数据的至少一部分；其中惯性传感器模块与现场计算机中的至少一个被配置用于至少部分地基于位置数据来确定用户的至少一个动作；其中将现场计算机编程为至少部分地基于位置数据对包括用户表示的显示进行配置；其中所述确定和所述配置中的至少一个是实质上以实时方式执行的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及导航和/或定位跟踪的
具体而言，本公开针对使用安装在脚上的惯性传感器的个人导航系统以及相关方法。
技术介绍
如今已经开发出个人导航和跟踪系统以用于多种应用当中。在一个实例中，个人导航和跟踪系统对军事应用可以是有用的，用于在军事实践对抗演习期间和/或军事战场环境中跟踪和引导军事人员的移动。在另一个示例中，个人导航和跟踪系统对于野外勤务应用可以是有用的，用于跟踪已经被派遣到野外的野外勤务人员和/或车队。在又一个示例中，个人导航和跟踪系统对于第一响应者应用可以是有用的，用于跟踪和引导例如执法人员在犯罪现场或事故现场的位置、消防队员在事故现场或火灾现场的位置、以及/或者紧急医疗服务(EMS)人员在事故现场的位置。关于第一响应者应用，由于缺少有效的室内导航和跟踪系统而使得消防队员失去他们的生命。因此，对于开发用于室内使用的有效的导航和跟踪系统特别有兴趣。虽然用于室外的导航和跟踪系统已经使用例如全球定位系统(GPS)技术之类的基于卫星的导航系统得到了有效的实现，然而传统的用于在室内(诸如在建筑物之内)导航的系统通常是昂贵的或无效的。例如，与在建筑物内安装的射频标记的基站相关联的安装和运行成本是实质上难以克服的障碍。另外，在建筑物内射频导航信号(就像被基于卫星的导航系统所使用的那样)的不良接收阻碍其被广泛接受。更具体而言，室内环境为实现导航和跟踪系统造成了特别的挑战。例如，室内环境中的信号发送的特征在于存在反射、衰减、低信噪比以及信号多路效应；所有这些都会降低跟踪精度并且会妨碍信号获取。此外，多层建筑物为跟踪造成了另外的障碍，这是因为它们需要三维定位。另外类型的导航系统是惯性导航系统(INS)，这是一种使用计算机和运动传感器以在不需要额外参考的情况下经由航位推算(dead reckoning)移动物体的位置、指向和速度来连续进行计算的导航设备(navigation aid)。INS包括至少计算机和包含加速度计、陀螺仪或其他运动感测设备的平台或模块。 典型的INS被初始地从其他源(操作人员、GPS卫星接收器等)提供其自身的位置和速度， 并且随后通过累计从运动传感器接收的信息来计算其自身的更新的位置和速度。INS的优点在于一旦初始化之后，就不需要外部参考来确定其自身位置、指向或速度。惯性导航系统被用于许多不同的移动物体，包括车辆、飞行器、潜艇、空间飞行器和导弹。然而，它们的部件尺寸、成本和复杂性为INS实际应用的环境设置了限制。惯性导航系统的又一缺点在于它们要经受“累计漂移”。例如，将加速度和角速度测量中的小误差不断累计成速度中的较大误差，其又被复合为位置中更大的误差。这是每个开环控制系统中固有的问题。由于只是从之前的位置来计算新的位置，因此这些误差被累计，从而以大致上与从输入初始位置开始的时间成比例的速率增加。因此，必须通过来自一些其他类型的导航系统的输入来周期地校正定位。优良品质的导航系统的不精确度会是在位置上为每小时0. 6海里并且在指向上为每小时十分之一度的量级。考虑到上述导航和跟踪系统的缺点，存在对于个人导航和跟踪的新方案的需要。 具体而言，存在对于实际的、成本有效的个人导航和跟踪系统的需要，其在任何环境下都是高精度并且可靠的，并且其适合用于任何应用，诸如但不限于军事应用和第一响应者应用。
技术实现思路
因此并且一般地，本专利技术针对一种个人导航系统以及相关联的方法，其解决或者克服了现有系统和方法中已知存在的一些或者全部缺陷。在一个优选且非限定的实施例中，本专利技术提供一种个人导航系统，包括至少一个与用户相关联的惯性传感器模块，该惯性传感器模块包括至少一个被配置用于产生与用户相关联的位置数据的传感器。通信设备被配置用于对位置数据的至少一部分进行接收和/ 或发送，并且现场计算机被配置用于与通信设备进行通信并接收位置数据的至少一部分。 惯性传感器模块和/或现场计算机中的至少一个被配置用于至少部分地基于位置数据来确定用户的至少一个动作，并且将现场计算机编程为至少部分地基于位置数据对包括用户表示的显示进行配置。此外，所述确定和/或配置是实质上以实时方式执行的。在另一个优选且非限定的实施例中，本专利技术提供一种确定用户的位置的方法，该用户至少在一只脚上佩戴惯性传感器模块。该方法包括通过惯性传感器模块产生原始位置数据；至少部分地基于原始位置数据来确定用户的至少一个动作；对原始位置数据应用动作专属(activity-specific)的误差校正以产生校正位置数据；将校正位置数据以实质上实时的方式发送至现场计算机；以及至少部分地基于校正位置数据来配置用户的实时图形表示。在又一个优选且非限定的实施例中，本专利技术提供一种个人导航系统，其包括至少一个具有计算机可读介质的现场计算机，该计算机可读介质在其上存储有指令，其中当通过该计算机的处理器执行所述指令时，使得该处理器接收通过定位在用户脚上至少一个惯性传感器模块的至少一个传感器产生的位置数据；处理位置数据以至少部分地基于位置数据确定用户的至少一个动作；以及至少部分地基于接收的位置数据在显示器上以实质上实时的方式呈现用户的图形表示。在考虑到以下参考附图的说明书和所附权利要求书之后，本专利技术的这些和其他特征和特点，以及结构的相关元件的操作方法与功能、和部件与制造经济型的结合，将变得越来越明显，所有附图形成为本说明书的一部分，其中相同的参考标号在各个图中指示相应的部件。然而应当清楚地理解，这些附图只是用于示例说明和描述的目的而不是旨在作为对于本专利技术限制的定义。如在说明书与权利要求书中所使用的那样，除非在上下文中明确地进行规定，否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括多个所指的物体。附图说明图1是根据专利技术原理的个人导航系统的示例的功能框图；图2A是根据本专利技术原理的个人导航系统的惯性模块的示例的功能框图；图2B是根据本专利技术原理的个人导航系统的惯性模块的示例物理实现的透视图；图3A是根据本专利技术原理的个人导航系统的个人通信设备的示例的功能框图；图;3B是根据本专利技术原理的个人导航系统的个人通信设备的示例物理实现的透视图；图4A是根据本专利技术原理的个人导航系统的现场计算机的示例的功能框图；图4B是根据本专利技术原理的个人导航系统的现场计算机的示例物理实现的透视图；图5是根据本专利技术原理的个人导航系统的操作方法的示例的流程图；图6A和图6B是使用根据本专利技术原理的个人导航系统所执行的误差校正的示例结果的表示图；图7至图10示出了主菜单，其是根据本专利技术原理的个人导航系统的应用程序软件的示例菜单以及跟踪特定目标的序列；图11至图13示出了根据本专利技术原理的个人导航系统的应用程序软件的主菜单的另一种视图；以及图14示出了可以经由根据本专利技术原理的个人导航系统的应用程序软件的特定菜单被显示的其他视图的示例。具体实施例方式出于在下文中描述的目的，术语“端部”、“上面的”、“下面的”、“右侧”、“左侧”、“竖直的”、“水平的”、“顶部”、“底部”、“横向的”、“纵向的”及其派生词应当涉及本专利技术如在附图中所指向的那样。然而，应当理解，本专利技术可以假定各种可替换的变形和步骤顺序，除非相反地特别进行了指定。还应当理解，在附图中示出并在以下说明书中进行描述的特定设备和处理仅仅是本专利技术的示例性实施例。因此，与在此公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：保罗·A·米勒，戴维·科德里恩，克里斯托弗·埃文·沃森，查德·克龙，斯科特·帕韦蒂，
申请(专利权)人：梅思安安全设备有限公司，
类型：发明
国别省市：