CN106197412A - 基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，包括:利用加速度计测量所述巡检人员的加速度，根据所述加速度对所述巡检人员的行进进行断步；根据所述巡检人员行进过程中的一步的加速度最大值和加速度最小值计算步长；获取竖直方向的陀螺仪数据，根据所述竖直方向的陀螺仪数据计算所述巡检人员的行进的方向角，获得行进方向；根据巡检人员从上一位置点向估算的行进方向，向前进步长的长度，形成新的位置点，以此类推，获得所述巡检人员的多个位置点，定位出巡检轨迹。本发明仅通过手机中的陀螺仪、加速度计，根据预设步长等算法即可实现对人员的定位，定位精度高且设备简单。
Description
技术领域
本发明涉及移动终端定位技术领域，特别涉及一种基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法。
背景技术
现有的人员定位方式多采用GPS/北斗卫星定位方式，一旦在通信信号不佳的位置，上述定位方式就无法实现，受人员所在区域的限制，具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。
为此，本发明的目的在于提出一种基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，仅通过手机中的陀螺仪、加速度计，根据预设步长等算法即可实现对人员的定位，定位精度高且设备简单。
为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，包括如下步骤：
利用巡检手持机中的加速度计、陀螺仪测算巡检人员的行动轨迹，包括如下步骤：
步骤S1，利用加速度计测量所述巡检人员的加速度，根据所述加速度对所述巡检人员的行进进行断步；
步骤S2，根据所述巡检人员行进过程中的一步的加速度最大值和加速度最小值计算步长；
步骤S3，获取竖直方向的陀螺仪数据，根据所述竖直方向的陀螺仪数据计算所述巡检人员的行进的方向角，获得行进方向；
步骤S4，对人员行进轨迹的估算以一步为单位，根据步骤S1获取的断步，对每一步根据步骤S3获得的巡检人员从上一位置点向估算的行进方向，向前进步骤S2估算步长的长度，形成新的位置点，以此类推，获得所述巡检人员的多个位置点，定位出巡检轨迹。
进一步，所述巡检手持机放置于所述巡检人员的后腰处，以使得所述巡检手持机的运动轨迹与所述巡检人员后腰部位的运动轨迹一致。
进一步，在所述步骤S1中，当所述加速度满足以下条件时，判断所述巡检人员迈出一步：
(1)当前一步的加速度采样数大于设定值；
(2)当前一步的加速度最大值大于上一步加速度的平方平均数；
(3)当前加速度正向过零。
进一步，在所述步骤S2中，所述步长L为
L＝(amax-amin)0.25，
其中，amax为一步中加速度最大值，amin为一步中加速度最小值。
进一步，在所述步骤S3中，所述方向角为Anew＝A+ω*Δt，
其中，A为原行进方向，ω为新的陀螺仪采样数值，Δt为新采样值距离上一采样值的时间，Anew为新的行进方向。
进一步，在所述步骤S4中，所述巡检人员位置点为：
(x,y)new＝(x+L*cosA,y+L*sinA)，
其中，(x,y)为人员坐标，L为步长，A为行进方向。
根据本发明实施例的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，利用惯导定位使用巡检手持机中的加速度计、陀螺仪等传感器测算人员的行动轨迹。通过分别获取巡检人员的断步、步长和行进方向，推算出人员的新位置点，并以此类推获取多个位置点构成巡检轨迹。本发明无需GPS/北斗等卫星信号定位，仅通过手机中的陀螺仪、加速度计，根据预设步长等算法即可实现对人员的定位，定位精度高且设备简单。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明实施例的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，利用巡检手持机中的加速度计、陀螺仪测算巡检人员的行动轨迹，包括如下步骤：
步骤S1，利用加速度计测量巡检人员的加速度，根据加速度对巡检人员的行进进行断步。
在本发明的一个实施例中，巡检手持机放置于巡检人员的后腰处，以使得巡检手持机的运动轨迹与巡检人员后腰部位的运动轨迹一致。
人体在行进过程中，单脚落地时会在竖直方向产生较为明显的冲击。当加速度满足以下条件时，判断巡检人员迈出一步：
(1)当前一步的加速度采样数大于设定值，其中，设定值可以为0.05倍重力加速度；
(2)当前一步的加速度最大值大于上一步加速度的平方平均数；
(3)当前加速度正向过零。
步骤S2，根据巡检人员行进过程中的一步的加速度最大值和加速度最小值计算步长。其中，行进过程中，人体加速度的剧烈程度与单步的步长存在函数关系，计算步长L为：
L＝(amax-amin)0.25，
其中，amax为一步中加速度最大值，amin为一步中加速度最小值。
步骤S3，按规定要求佩带手持机时，手持机与身体基本保持竖直方向，获取竖直方向的陀螺仪数据，根据竖直方向的陀螺仪数据计算巡检人员的行进的方向角，获得行进方向。
方向角为Anew＝A+ω*Δt，
其中，A为原行进方向，ω为新的陀螺仪采样数值，Δt为新采样值距离上一采样值的时间，Anew为新的行进方向。
步骤S4，对人员行进轨迹的估算以一步为单位，根据步骤S1获取的断步，对每一步根据步骤S3获得的巡检人员从上一位置点向估算的行进方向，向前进步骤S2估算步长的长度，形成新的位置点，以此类推，获得巡检人员的多个位置点，定位出巡检轨迹。
巡检人员位置点为：
(x,y)new＝(x+L*cosA,y+L*sinA)，
其中，(x,y)为人员坐标，L为步长，A为行进方向。
根据本发明实施例的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，利用惯导定位使用巡检手持机中的加速度计、陀螺仪等传感器测算人员的行动轨迹。通过分别获取巡检人员的断步、步长和行进方向，推算出人员的新位置点，并以此类推获取多个位置点构成巡检轨迹。本发明无需GPS/北斗等卫星信号定位，仅通过手机中的陀螺仪、加速度计，根据预设步长等算法即可实现对人员的定位，定位精度高且设备简单。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。
Claims (6)
1.一种基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，利用巡检手持机中的加速度计、陀螺仪测算巡检人员的行动轨迹，包括如下步骤：
步骤S1，利用加速度计测量所述巡检人员的加速度，根据所述加速度对所述巡检人员的行进进行断步；
步骤S2，根据所述巡检人员行进过程中的一步的加速度最大值和加速度最小值计算步长；
步骤S3，获取竖直方向的陀螺仪数据，根据所述竖直方向的陀螺仪数据计算所述巡检人员的行进的方向角，获得行进方向；
步骤S4，对人员行进轨迹的估算以一步为单位，根据步骤S1获取的断步，对每一步根据步骤S3获得的巡检人员从上一位置点向估算的行进方向，向前进步骤S2估算步长的长度，形成新的位置点，以此类推，获得所述巡检人员的多个位置点，定位出巡检轨迹。
2.如权利要求1所述的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，所述巡检手持机放置于所述巡检人员的后腰处，以使得所述巡检手持机的运动轨迹与所述巡检人员后腰部位的运动轨迹一致。
3.如权利要求1所述的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，当所述加速度满足以下条件时，判断所述巡检人员迈出一步：
(1)当前一步的加速度采样数大于设定值；
(2)当前一步的加速度最大值大于上一步加速度的平方平均数；
(3)当前加速度正向过零。
4.如权利要求1所述的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述步长L为
L＝(amax-amin)0.25，
其中，amax为一步中加速度最大值，amin为一步中加速度最小值。
5.如权利要求1所述的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述方向角为Anew＝A+ω*Δt，
其中，A为原行进方向，ω为新的陀螺仪采样数值，Δt为新采样值距离上一采样值的时间，Anew为新的行进方向。
6.如权利要求1所述的基于加速度计、陀螺仪进行微惯导精确定位的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述巡检人员位置点为：
(x,y)new＝(x+L*cosA,y+L*sinA)，
其中，(x,y)为人员坐标，L为步长，A为行进方向。
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| CN115661971A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-01-31 | 长江空间信息技术工程有限公司(武汉) | 智能巡检方法和装置、计算设备及存储介质 |
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2016
- 2016-06-30 CN CN201610510837.XA patent/CN106197412A/zh active Pending
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Application publication date: 20161207 Assignee: Dongying Huada Electronic Technology Co., Ltd. Assignor: BEIJING HAYDEN ZHONGKE TECHNOLOGY CO., LTD. Contract record no.: 2017990000036 Denomination of invention: The pinpoint method of micro-inertial navigation is carried out based on accelerometer, gyroscope License type: Common License Record date: 20170125 |
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