行人路径方位估算装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术是有关于一种行人路径方位估算装置，包括一惯性感测单元、一全球定位装置、一微控制单元、及一输出装置。惯性感测单元量测行人于行进间的方位角、三轴角速度、加速度、及气压值。全球定位装置每隔一第一时间间隔输出全球定位信息。微控制单元耦接惯性感测单元以及全球定位装置，以据此产生精确位置而获得行人航迹，并输出该行人航迹至输出装置。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种航迹推算装置，尤指ー种适用于行人的路径方位估算装置。
技术介绍
行人航迹推算的功能在于告知目前用户的位置，让用户知道目前所在地点。常见的行人航迹推算系统可通过全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)于全天候、连续提供实时高精度的三维位置和速度信息以推得行人航迹。然而，GPS接收机只有在接收到四颗以上的卫星信号才能完成定位计算。因此，当行人在高楼林立的市区、通过陆桥以及隧道时，卫星信号将容易受到遮挡，以致于无法提供行人连续、准确、可靠的航迹。 而另ー种常见的航迹推算系统为惯性导航系统(inertial navigation system,INS),是利用加速度计、陀螺仪…等惯性感测单元(inertial measurement units,IMU),以具有不依赖外界信息、隐蔽性好、抗辐射性强、可全天候量测的优点。然而，此惯性导航系统如同一般的开回路控制系统，即量测误差随时间而累积，不适合长时间独立工作，亦无法符合行人定位航迹推算需具备准确性和可靠性的特性。创作人因于此，本于积极创作的精神，亟思ー种推算行人于行进间走过的路线，并提升其连续性以及准确性的行人航迹推算装置，几经研究实验终至完成此项嘉惠世人的创作。
技术实现思路
鉴于现有技术中，使用単一的航迹推算系统无法满足人们对行人航迹推算需具备连续、准确、可靠的特性。本技术利用全球卫星定位系统以及惯性导航系统推算行人行进路线，克服了全球卫星定位系统易受地形地物遮挡而导致定位中断和惯性导航系统的量测误差随时间累积的缺点，进而提升行人航迹推算的连续性、准确性、及可靠性。为达成上述目的，本技术的主要目的在于提供ー种行人路径方位估算装置，包括ー惯性感测单元、一全球定位装置、以及ー微控制単元。其中，惯性感测单元量测行人于行进间的方位角、三轴角速度、加速度、及气压值；全球定位装置则每隔一第一时间间隔输出全球定位信息；微控制单元耦接惯性感测单元以及全球定位装置，以据此产生精确位置而获得行人航迹；而输出装置则用来输出行人航迹。本技术的有益效果由上述可知，本技术结合全球卫星定位系统以及惯性导航系统推算行人行进路线，除了克服了全球卫星定位系统容易受到地形地物遮蔽影响而导致定位中断，透过电子罗盘不随时间而累积误差的特性以降低陀螺仪随时间增加误差的缺点，还提升了行人航迹推算的连续性、准确性、以及可靠性。附图说明图I是本技术一较佳实施例的行人路径方位估算装置的架构图。图2是本技术的行人參考位置推算示意图。图3是本技术一较佳实施例的行人路径方位估算装置的流程图。图4是本技术一较佳实施例的微控制单元于行人行进间计算此人当时的精确位置坐标。图5是本技术一 较佳实施例的行人航迹示意图。主要元件符号说明10惯性感测单元 20全球定位装置30微控制单元40输出装置32滤波单元 34演算单元36航迹推算单元 38地图修正单元11,21,22,31,41,51,52,61,71 步骤具体实施方式以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进ー步说明本技术的申请专利范围。而有关本技术的其他目的与优点，将在后续的说明与图式加以阐述。请參考图1，本技术一较佳实施例的行人路径方位估算装置的架构图。如图I所示，本实施例包括一微控制単元30、ー惯性感测单元10、一全球定位装置20以及ー输出装置40。惯性感测单元10具有电子罗盘、陀螺仪、加速计、气压计，以分别量测行人于行进间的方位角Ga、三轴角速度ぃ&、加速度33、及气压值Pa，其中，三轴角速度coa包含X轴、Y轴、及Z轴角速度；全球定位装置20则每隔一第一时间间隔输出全球定位信息Pg ;而微控制単元30则耦接该惯性感测单元10以及该全球定位装置20，以据此产生一精确位置P获得行人航迹，并传送至输出装置40以输出行人航迹。微控制单元30包含一滤波单元32、一演算单元34、ー航迹推算单元36、及一地图修正単元38。其中，滤波单元32耦接惯性感测单元10，以分别滤除行人于行进间的方位角9a、三轴角速度ωεκ加速度aa、及气压值P a的噪声。在本实施例中，滤波单元32为ー低通滤波器(low pass filter,LPF),将噪声过滤以降低惯性感测单元10于量测时造成的误差。接下来，演算単元34接收滤波后的方位角Θ a、三轴角速度《a、加速度aa、及气压值Pa，并读取前一精确位置P，以每隔一第二时间间隔侦测行人于行进间的绝对角度Θ、行人的步伐是否有移动、移动距离D、及其所在位置高度hb (图未示)。其中，演算単元34透过方位角Ga、及Z轴角速度侦测行人于行进间的绝对角度Θ。如下所述，演算単元34于接收到代表全球定位信息Pg的精确位置P吋，以方位角Ga作为行人于行进间的绝对角度Θ。而于接收到代表行人參考位置Pm的精确位置P吋，则通过Z轴角速度计算角度变化量来推得。在本实施例中，角度变化量为Z轴角速度经积分后而取得。而若行人的一个步伐之间的角度变化量小于ー第二门坎值时，此步伐被判定为直线运动，在此实施例中设定此第二门坎值为10度。演算単元34判断行人的步伐是否有移动是根据ー总角速度求得，在本实施例中，与、角速1"t^rad/s)= V(0Xi)2 + ( r)2 + (6 )2，i = I. · · η,其中，i 为第 η 次的第二时间间隔，ωΧ、ωΥ、及ωΖ为X轴、Y轴、及Z轴角速度。而当总角速度大于ー第一门坎值时，演算単元34就判断该行人的步伐有移动，反之，则判断该行人的步伐未移动，在本实施例中设定此第ー门坎值为5rad/s。行人移动距离D是利用加速度aa与步距D之间的关系D=Mxi Y\Ak\ V k=\推算而得，其中，|Ak为行人在走一歩之间侦测到的加速度aa的值，η为行人在走一歩之间侦测到加速度aa的数量，而M则为ー常数值。接着，行人所在位置高度hb则根据气压计所量到的气压值P a,透过关系式~RKt ~ / ヽ--h^=￥~ — -1而推得。P s为标准大气压，R为气体常数，KT为温度梯度，g0为重力 KT \PS)加速度，TS为目前设定温度。航迹推算単元耦接该演算単元，因此，航迹推算単元36即可接收上述行人于行进间的绝对角度Θ、行人的步伐是否有移动、移动距离D、及行人所在位置高度hb计算代表行人航迹的行人參考位置Pm。请同时參考图2,在本实施例中，下一次的行人參考位置Pm的位置信息是从本次精确位置P推得，其关系式为 ηηXn = +YjD1 Xcosも凡=yn_x +YjD1 xcosも i = 0. . . n ；hn = hbk，k = I. · · n。 i=0 i=0其中，xn-1、yn-1、hn为目前行人位置信息，xn、yn、hn+1为下一次的行人位置信息，Di为行人移动距离，Θ i为行人于行进间的绝对角度，故通过上述关系式即可推得下一次的行人參考位置Pm。当航迹推算单元36于接收到全球定位信息Pg时,就以全球定位信息Pg作为精确位置P，并同时回传至演算単元34 ;而在航迹推算単元36未接收到全球定位信息Pg吋，就以行人參考位置Pm作为精确位置P，并同时回传至演算単元34，其中，第一时间间隔大于第二时间间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行人路径方位估算装置，其特征在于包括：一惯性感测单元，量测行人于行进间的方位角、三轴角速度、加速度、及气压值；一全球定位装置，每隔一第一时间间隔输出一全球定位信息；一微控制单元，耦接该惯性感测单元以及该全球定位装置，以据此产生一精确位置而获得行人航迹；以及一输出装置，用以输出该行人航迹。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：蓝明传，游凯纶，
申请(专利权)人：康讯科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：