CN108426573B - 一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备 - Google Patents

一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备，该方法包括：获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角；获取终端设备的携带方式；若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件，通过姿态角的变化检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用，操作过程简单，易于实现。

Description

一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备
技术领域
本发明涉及行人定位技术领域，特别涉及一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备。
背景技术
随着定位技术的发展，人们对基于位置服务(LBS，Location Based Services)的需求与日俱增。在室外环境中，全球卫星导航***(GNSS，Global Navigation SatelliteSystem)的广泛应用满足了人们在室外的导航和定位需求。然而，在室内环境或者有建筑物遮挡的环境中，由于卫星信号被遮挡而产生衰减和多径效应，会造成卫星定位的精度恶化，甚至无法使用。因此，实现室内精确的定位和导航需要借助其他定位技术。而现有智能手机及其他移动终端不断提高的计算和传感器能力促进了新兴技术在个人LBS领域的应用推广。
在众多定位技术中，行人航位推算(PDR，Pedestrian Dead Reckoning)是一种常用的室内定位技术。与其他室内定位方法相比，该方法成本较低，不需要布设额外的基站设施，只需要利用移动终端自包含传感器采集人体运动信息和方向信息即可实现自主定位和导航。
该方法的主要原理是通过自包含传感器采集加速度、角速度和磁场强度等信息，进而推算出行人的行走方向，再结合步态检测和步长估计，推算出行人的行走方向和步长，从前一位置计算出行人的当前位置。其中，步态检测是PDR技术的核心，因为步态事件是驱动行人位置更新和计算步长的关键。步态检测不准会导致步长估计出现误差以及PDR无法更新位置。
步态检测常用的方法是对移动终端采集的加速度信息进行处理，如采用不同长度的滑动窗对加速度信息的幅值进行处理和检测，利用行人行走产生加速度的规律性进行步态检测。通常情况下，该方法可以取得比较好的步态检测效果。但是由于该方法需要用户保持移动终端与用户相对静止，而如果用户在定位过程中不断改变终端位置(如拿在手里摆动手臂)，此时引起状态改变的加速度信号则会影响这类步态检测算法的判断，从而产生较大误差，出现误检或漏检的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种终端设备的行人步态检测方法及终端设备，解决步态检测方法在终端设备的位置不断改变时，误差较大甚至不能正常使用的问题。
为解决上述问题，本发明实施例的第一方面提供一种终端设备的行人步态检测方法，包括以下步骤：
获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
获取终端设备的携带方式；
若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件。
可选地，获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角，包括：
获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；
根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
可选地，获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，包括：
通过终端设备的加速度计获取加速度，通过终端设备的陀螺仪获取角速度，通过终端设备的磁力计获取地球磁场强度；
若加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率不一致，对加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值；
对加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波。
可选地，根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角，包括：
若地球磁场强度小于第一预设值，将加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***；
若地球磁场强度大于或等于第一预设值，将加速度、角速度带入姿态航向参考***；
从姿态航向参考***中输出姿态角。
可选地，获取终端设备的携带方式，包括：
采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息；
从加速度信息中获取重力分量和线性加速度分量；
从加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值；
获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式的类型，其中，分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的。
可选地，通过姿态角检测行人的步态事件，包括：
对获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角；
若提取的多个俯仰角中存在极值，多个俯仰角中的极小值小于第二预设值和/或多个俯仰角中的极大值大于第三预设值，判定为步态事件。
本发明实施例的第二方面提供一种终端设备，适用于上述行人步态检测方法，包括：
姿态角获取模块：用于获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
携带方式获取模块：用于获取终端设备的携带方式；
检测模块：用于若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件。
可选地，姿态角获取模块包括：
信息获取单元：用于获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；
姿态角计算单元：用于根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
其中，信息获取单元包括：
第一获取子单元：用于通过终端设备的加速度计获取加速度，通过终端设备的陀螺仪获取角速度，通过终端设备的磁力计获取地球磁场强度；
第一处理子单元：用于若加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率不一致，对加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值；
第二处理子单元：用于对加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波；
姿态角计算单元包括：
第一计算子单元：用于若地球磁场强度小于第一预设值，将加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***；
第二计算子单元：用于若地球磁场强度大于或等于第一预设值，将加速度、角速度带入姿态航向参考***；
输出子单元：用于从姿态航向参考***中输出姿态角。
可选地，携带方式获取模块包括：
参考单元：用于采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息；
获取单元：用于从加速度信息中获取重力分量和线性加速度分量；
赋值单元：用于从加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值；
确定单元：用于获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式，其中，分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的。
可选地，检测模块包括：
提取单元：对获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角；
判定单元：用于若提取的多个俯仰角存在极值，多个俯仰角中的极小值小于第二预设值和/或多个俯仰角中的极大值大于第三预设值，判定为步态事件。
本发明实施例通过获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角和终端设备的携带方式，若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用，操作过程简单，易于实现。
附图说明
图1为本发明具体实施例的行人步态检测方法的一种流程图；
图2为本发明具体实施例的行人步态检测方法的另一种流程图；
图3为本发明具体实施例的行人步态检测方法的另一种流程图；
图4为本发明具体实施例的行人步态检测方法的另一种流程图；
图5为本发明具体实施例的行人步态检测方法的另一种流程图；
图6为本发明具体实施例的预置坐标系中X轴的重力加速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图，图中的横坐标代表不同的携带方式，从0到12分别：静止、短信模式行走、电话模式行走、口袋模式行走、甩臂模式行走、短信模式跑步、电话模式跑步、口袋模式跑步、甩臂模式跑步、上楼梯、下楼梯、电梯上行和电梯下行；
图7为本发明具体实施例的预置坐标系中Y轴的重力加速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图8为本发明具体实施例的预置坐标系中Z轴的重力加速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图9为本发明具体实施例的线性加速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图10为本发明具体实施例的预置坐标系中X轴的角速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图11为本发明具体实施例的预置坐标系中Y轴的角速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图12为本发明具体实施例的预置坐标系中Z轴的角速度绝对值的均值在不同携带方式下的数据图；
图13为本发明具体实施例的预置坐标系中Z轴的线性加速度方差在不同携带方式下的数据图；
图14为本发明具体实施例的行人步态检测方法的另一种流程图；
图15为本发明具体实施例的甩手模式下终端设备经过一个接近矩形的闭合路径的俯仰角曲线；
图16为本发明具体实施例的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
第一实施例
参见图1，图中示出了终端设备的行人步态检测方法的一种流程图，包括以下步骤：
S101、获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
上述大地坐标系(Geodetic Coordinate System)是指在大地测量中，以参考椭球面为基准面建立起来的坐标系，大地坐标系三个坐标分量分别为大地经度、大地纬度和大地高。
上述姿态角可以包括终端设备的翻滚角(roll)、俯仰角(pitch)和偏航角(yaw)中的一种或多种，其中俯仰角为绕预置坐标系Y轴旋转的角度。
S102、获取终端设备的携带方式。
终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备进行摆动，例如终端设备在手中随手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化，例如随手臂的摆动而变化。
本实施例中，终端设备的携带方式可以通过模式识别的相关算法实现，也可以通过基于其他比较明显的动态特征进行判断，故而对携带方式的判定方式不做具体限定。
S103、若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件。
当终端设备的携带方式为甩手模式时，终端设备的姿态会产生周期性的变化，理想化的近似为摆钟运动，利用这种周期性的规律，可以将终端设备的姿态角变化与实际物理运动的行走对应起来，从而实现步态检测。
综上所述，本实施例通过获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角和终端设备的携带方式，当携带方式为甩手模式时，通过姿态角检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用。
第二实施例
参见图2，图中示出了终端设备的行人步态检测方法的另一种流程图，包括以下步骤：
S201、获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；
本实施例，可以通过终端设备搭载的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，上述预置坐标系是指载体坐标系，即终端设备本身的坐标系。
S202、根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
本实施例中，利用姿态航向参考***AHRS可以根据加速度、角速度和地球磁场强度获得终端设备相对大地坐标系的姿态角。该***包括多个轴向传感器，能够终端设备提供姿态信息，例如，该姿态信息包括横滚角、俯仰角和航向角中的一种或多种。
使用姿态航向参考***获得姿态角是根据四元数微分方程通过梯度下降算法求解当前姿态角的最优解，四元数是由一个实数加上三个虚数组成的四维的超复数，可以表示终端设备在空间中的旋转，即在大地坐标系下的姿态。
S203、获取终端设备的携带方式。
所述终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备进行摆动，例如终端设备在携带者的手中随携带者的手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化，例如随手臂的摆动而变化。
本实施例中，终端设备的携带方式可以通过模式识别的相关算法实现，也可以通过基于其他比较明显的动态特征进行判断，故而对携带方式的判定方式不做具体限定。
S204、若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件。
当终端设备的携带方式为甩手模式时，终端设备的姿态会产生周期性的变化，理想化的近似为摆钟运动，利用这种周期性的规律，可以将终端设备的姿态角变化与实际物理运动的行走对应起来，从而实现步态检测。
综上所述，本实施例通过获取终端设备的加速度、角速度和地球磁场强度得到大地坐标系的姿态角，并且获取终端设备的携带方式，当携带方式为甩手模式时，通过姿态角检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用。
第三实施例
参见图3，图中示出了终端设备的行人步态检测方法的另一种流程图，包括以下步骤：
S301、通过终端设备的加速度计获取加速度，通过终端设备的陀螺仪获取角速度，通过终端设备的磁力计获取地球磁场强度。
上述预置坐标系是指载体坐标系，即终端设备本身的坐标系。具体来说，终端设备(例如移动终端)可以通过软件控制，例如通过打开软件进而通过终端设备内置的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取加速度、角速度和地球磁场强度。
上述软件可以为可检测用户行走事件的软件，使用时，将软件打开后可以携带终端设备行走过程中手臂自然摆动，软件记录加速度、角速度和地球磁场强度数据。
进一步地，通过终端设备中加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取位于预置坐标系中对应X、Y、Z轴的加速度、角速度和地球磁场强度，即分别获得加速度、角速度和地球磁场强度相对于预置坐标系的X、Y、Z三个轴所在方向的加速度、角速度和地球磁场强度。
S302、判断加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率是否一致，若不是，进入步骤S303；否则，直接进入步骤S304。
S303、加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值。
当加速度、角速度和地球磁场强度分别计算采样频率，如果采样频率不一致时，对频率较低的数据采用预定次数样条插值，例如三次样条插值，以保持传感器的数据频率一致，经本步骤处理后，进入步骤S304。
S304、对加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波。
处理后频率一致或是频率一致的加速度、角速度和地球磁场强度信号进行低通滤波，滤除高频率的干扰信号，得到稳定数据使用。
上述低通滤波(Low-pass filter)低频信号能正常通过，而超过设定临界值的高频信号则被阻隔、减弱，也称作高频去除过滤(High-cut filter)。
S305、根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
本实施例中，利用姿态航向参考***AHRS可以根据加速度、角速度和地球磁场强度获得终端设备相对大地坐标系的姿态角。该***包括多个轴向传感器，能够为终端设备提供姿态信息。
使用姿态航向参考***获得姿态角是根据四元数微分方程通过梯度下降算法求解当前姿态角的最优解，四元数是由一个实数加上三个虚数组成的四维的超复数，可以表示终端设备在空间中的旋转，即在大地坐标系下的姿态。
S306、获取终端设备的携带方式。
终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备进行摆动，例如终端设备在携带者手中随携带者手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化，例如随手臂的摆动而变化。
本实施例中，终端设备的携带方式可以通过模式识别的相关算法实现，也可以通过基于其他比较明显的动态特征进行判断，故而对携带方式的判定方式不做具体限定。
S307、若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人的步态事件。
当终端设备的携带方式为甩手模式时，终端设备的姿态会产生周期性的变化，理想化的近似为摆钟运动，利用这种周期性的规律，可以将终端设备的姿态角变化与实际物理运动的行走对应起来，从而实现步态检测。
综上所述，本实施例通过获取终端设备的加速度、角速度和地球磁场强度，在保证采样频率一致的基础上得到大地坐标系的姿态角，并且获取终端设备的携带方式，当携带方式为甩手模式时，通过姿态角检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用。
第四实施例
参见图4，图中示出了终端设备的行人步态检测方法的另一种流程图，包括以下步骤：
S401、获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度。
本实施例，可以通过终端设备搭载的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，上述预置坐标系是指载体坐标系，即终端设备本身的坐标系。
S402、判断地球磁场强度是否小于第一预设值，若是，进入步骤S403；否则，进入步骤S404。
本实施例中，通过判断地球磁场强度与第一预设值(即预设阈值)的关系，能够得到终端设备受到磁场的干扰的情况。
S403、将加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***。
使用姿态航向参考***获得姿态角是根据四元数微分方程通过梯度下降算法求解当前姿态角的最优解，四元数是由一个实数加上三个虚数组成的四维的超复数，可以表示终端设备在空间中的旋转，即在大地坐标系下的姿态：
q＝(q0，q1，q2，q3)
其中，q0表示转动的幅度，q1，q2，q3表示转动的旋转轴。用四元数表示姿态的方法计算效率高，也方便插值。
姿态航向参考***包括两种模式：包含加速度、角速度、磁场强度的九轴模式和包含加速度、角速度的六轴模式。因为加速度、角速度和磁场强度均为三维矢量，故根据采用的传感器数据对模式命名。
本步骤中，地球磁场强度小于预设阈值，则表明终端设备处于磁场干扰较小的地方，此时适用于采用九轴模式。这种方式使得求得的姿态角受磁场干扰较小，更为准确。
S404、将加速度、角速度带入姿态航向参考***。
本步骤中，地球磁场强度大于或等于第一预设值(预设阈值)，则说明终端设备处于磁场干扰比较大的地方，真实地球磁场强度难以获取，此时适用于采用六轴模式，但需要用九轴模式确定初始姿态角。
S405、从姿态航向参考***中获取姿态角。
本实施例中，通过地球磁场强度来选择使用姿态航向参考***的六轴模式或九轴模式，确定所需的姿态角。
S406、获取终端设备的携带方式。
终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备在携带者手中随携带者手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化。
本实施例中，终端设备的携带方式可以通过模式识别的相关算法实现，也可以通过基于其他比较明显的动态特征进行判断，故而对携带方式的判定方式不做具体限定。
S407、若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人的步态事件。
当终端设备的携带方式为甩手模式时，终端设备的姿态会产生周期性的变化，理想化的近似为摆钟运动，利用这种周期性的规律，可以将终端设备的姿态角变化与实际物理运动的行走对应起来，从而实现步态检测。
需要说明的是，本实施例所指的终端设备可以为任何具有测量加速度、角速度及地球磁场强度功能的移动设备，当然也可以为任何可以通过通信方式实时获取携带该终端设备的行人或该终端设备当前的加速度、角速度及地球磁场强度的移动设备。
综上所述，本实施例获取终端设备的加速度、角速度、地球磁场强度和终端设备的携带方式，并根据磁场的干扰情况采用不同姿态航向参考***模式计算姿态角，当携带方式为甩手模式时，通过姿态角检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，保证算法正常使用。
第五实施例
S501、获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度。
本实施例，可以通过终端设备搭载的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，上述预置坐标系是指载体坐标系，即终端设备本身的坐标系。
S502、根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
本实施例中，利用姿态航向参考***可以根据加速度、角速度和地球磁场强度获得终端设备相对大地坐标系的姿态角。该***包括多个轴向传感器，能够为载体即终端设备提供姿态信息，例如可以提供横滚角、俯仰角和航向角中的一种或多种。
使用姿态航向参考***获得姿态角是根据四元数微分方程通过梯度下降算法求解当前姿态角的最优解，四元数是由一个实数加上三个虚数组成的四维的超复数，可以表示终端设备在空间中的旋转。
本实施例中，具体需要使用的是俯仰角，俯仰角为绕预置坐标系Y轴旋转的角度，使用该角度做步态检测不受行人步行方向的影响，且具有较高的稳定性。
S503、获取终端设备的携带模式。
本实施例中，终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备进行摆动，例如终端设备在手中随手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化，例如随手臂的摆动而变化。
本实施例中，终端设备的携带方式可以通过模式识别方法实现，包括以下步骤：
S5031、采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息。
S5032、从加速度信息中提取重力分量和线性加速度分量。
S5033、从加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值。
具体来说，选取重力分量在预置坐标系坐标轴上投影的绝对值、线性加速度在水平和垂直方向的绝对值和角速度在预置坐标系坐标轴上投影的绝对值作为特征值。
S5034、获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式的类型，其中，分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的。
上述对于不同携带方式的识别是使用基于决策树的模式识别方法，参见图6～图13，图中示出了不同运动状态和携带方式下最明显的特征值具有不同的数值分布特征，图中横轴代表了13携带方式，横坐标从0到12分别为：静止、短信模式行走、电话模式行走、口袋模式行走、甩臂模式行走、短信模式跑步、电话模式跑步、口袋模式跑步、甩臂模式跑步、上楼梯、下楼梯、电梯上行和电梯下行。
根据图中的统计结果中的统计特征确定携带模式的分类规则，从而利用终端设备采集到的传感器信息对携带方式进行分类判断，确定是否为甩手模式，当然，也可以通过基于其他比较明显的动态特征进行判断，本实施例对携带方式的判定方式不做具体限定。
S504、若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人的步态事件。
当终端设备的携带方式为甩手模式时，终端设备的姿态会产生周期性的变化，理想化的近似为摆钟运动，利用这种周期性的规律，可以将终端设备的姿态角变化与实际物理运动的行走对应起来，从而实现步态检测。
综上所述，本实施例通过获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角和终端设备的携带方式，并通过传感器采集到底速度信息和加速度信息判断携带模式，当携带方式为甩手模式时，通过姿态角检测行人的步态事件，能够保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用。
第六实施例
参见图14，图中示出了终端设备的行人步态检测方法的一种流程图，包括以下步骤：
S1401、获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度。
本实施例，可以通过终端设备搭载的加速度计、陀螺仪和磁力计分别获取预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，上述预置坐标系是指载体坐标系，即终端设备本身的坐标系。
S1402、根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
本实施例中，利用姿态航向参考***可以根据加速度、角速度和地球磁场强度获得终端设备相对大地坐标系的姿态角。该***包括多个轴向传感器，能够为载体即终端设备提供姿态信息，例如获取横滚角、俯仰角和航向角中的一种或多种。
使用姿态航向参考***获得姿态角是根据四元数微分方程通过梯度下降算法求解当前姿态角的最优解，四元数是由一个实数加上三个虚数组成的四维的超复数，可以表示终端设备在空间中的旋转。
S1403、获取终端设备的携带方式。
本实施例中，终端设备的携带方式包括甩手模式和其他模式，其他模式是指除甩手模式外的模式统称。
甩手模式是指终端设备进行摆动，例如终端设备在手中随手臂摆动，终端设备相对位置(例如相对于人体)发生周期性变化，终端设备的姿态角也随之变化，例如随手臂的摆动而变化。
S1404、判断终端设备的携带方式是否为甩手模式，若是，进入步骤S1405；否则可结束流程。
S1405、对获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角。
本实施例中，需要存储一定时间(例如第二预设时间)的姿态角。
本实施例中，具体需要使用的是俯仰角，俯仰角为绕预置坐标系Y轴旋转的角度，使用该角度做步态检测不受行人步行方向的影响，且具有较高的稳定性。
S1406、判断多个俯仰角中是否存在极小值点，若是，进入步骤S1407；否则进入步骤S1408。
S1407、判断俯仰角的极小值是否小于第二预设值，若是，进入步骤S1410；否则可结束流程。
S1408、判断多个俯仰角是否存在极大值点，若是，进入步骤S1409；否则可结束流程。
S1409、判断俯仰角的极大值是否大于第三预设值，若是，进入步骤S1411；否则可结束流程。
S1410、输出步态事件。
本实施例中，当俯仰角中存在极值点时，进一步采用第二预设值和第三预设值，即先验阈值，对极值点进行检验，以滤除微小动作对本方法的影响，提供本方法的鲁棒性。
本实施例中，最终得到图15，图中为甩手模式下携带终端设备行走一个接近矩形的闭合路径得到的俯仰角曲线，图中圆圈代表极大值和极小值，即本方法所认为的步态检测点，从图中可以看到，俯仰角曲线随手臂摆动产生近似正弦函数的周期性变化，而且受行人实际前进方向的影响较小。
综上所述，本实施例通过终端设备相对于大地坐标系的姿态角中俯仰角的极值点的判断，据此输出步态事件，能够在终端设备甩手模式下，获取行人的步态事件并统计步数，保证步态检测算法在甩手情况时误差较小，能够正常使用，能够用于室内或有建筑物遮挡的环境中进行定位。
第七实施例
参见图16，图中示出了终端设备的结构示意图，终端设备包括：姿态角获取模块1601、携带方式获取模块1602和检测模块1603。
其中，姿态角获取模块1601用于获取终端设备相对于大地坐标系的姿态角；携带方式获取模块1602用于获取终端设备的携带方式；检测模块1603用于若终端设备的携带方式为甩手模式，通过姿态角检测行人步态事件。
姿态角获取模块1601包括信息获取单元16011和姿态角计算单元16012。
信息获取单元16011用于获取与终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；姿态角计算单元16012用于根据加速度、角速度和地球磁场强度，计算终端设备端相对于大地坐标系的姿态角。
本实施例中，信息获取单元16011包括：
第一获取子单元160111：用于通过终端设备的加速度计获取加速度，通过终端设备的陀螺仪获取角速度，通过终端设备的磁力计获取地球磁场强度；
第一处理子单元160112：用于若加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率不一致，对加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值；
第二处理子单元160113：用于对加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波。
本实施例中，姿态角计算单元16012包括：
第一计算子单元160121：用于若地球磁场强度小于第一预设值，将加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***；
第二计算子单元160122：用于若地球磁场强度大于或等于第一预设值，将加速度、角速度带入姿态航向参考***；
输出子单元160123：用于从姿态航向参考***中输出所述姿态角。
本实施例中，携带方式获取模块1602包括：
参考单元16021用于预先采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息；
获取单元16022用于从所述加速度信息中获取重力分量和线性加速度分量；
赋值单元16023用于从加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值；
确定单元16024用于获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式，其中，分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的。
本实施例中，检测模块1603包括：
提取单元16031用于对获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角；
判定单元16032用于若多个俯仰角中存在极值，多个俯仰角中的极小值小于第二预设值和/或多个俯仰角中的极大值大于第三预设值，判定为步态事件。
综上所述，本实施例中通过姿态角获取模块能够获取所需姿态角，通过携带方式获取模块确定终端设备的携带方式，通过检测模块在终端设备为甩手模式时，通过姿态角检测行人步态事件，能够实现终端设备与行人间相对运动时检测误差较小。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
另外，本文中术语“***”和“网络”在本文中常可互换使用。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独独立包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例中行人步态检测方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种终端设备的行人步态检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
获取所述终端设备的携带方式；
若所述终端设备的携带方式为甩手模式，通过所述姿态角检测行人步态事件；
其中，所述获取所述终端设备的携带方式，包括：
采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息；
从所述加速度信息中获取重力分量和线性加速度分量；
从加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值；
获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式的类型，其中，所述分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的；
其中，所述通过所述姿态角检测行人的步态事件，包括：
对所述获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角；
若提取的多个俯仰角中存在极值，所述多个俯仰角中的极小值小于第二预设值和/或所述多个俯仰角中的极大值大于第三预设值，判定为步态事件。
2.根据权利要求1所述的终端设备的行人步态检测方法，其特征在于，所述获取所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角，包括：
获取与所述终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；
根据所述加速度、角速度和地球磁场强度，计算所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角。
3.根据权利要求2所述的终端设备的行人步态检测方法，其特征在于，所述获取与所述终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度，包括：
通过所述终端设备的加速度计获取加速度，通过所述终端设备的陀螺仪获取角速度，通过所述终端设备的磁力计获取地球磁场强度；
若所述加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率不一致，对所述加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值；
对所述加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波。
4.根据权利要求2所述的终端设备的行人步态检测方法，其特征在于，所述根据所述加速度、角速度和地球磁场强度，计算所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角，包括：
若所述地球磁场强度小于第一预设值，将所述加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***；
若所述地球磁场强度大于或等于第一预设值，将所述加速度、角速度带入姿态航向参考***；
从所述姿态航向参考***中输出所述姿态角。
5.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括：
姿态角获取模块：用于获取所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
携带方式获取模块：用于获取所述终端设备的携带方式；
检测模块：用于若所述终端设备的携带方式为甩手模式，通过所述姿态角检测行人步态事件；
其中，所述携带方式获取模块包括：
参考单元：用于采集第一预设时间内终端设备的加速度和速度信息；
获取单元：用于从所述加速度信息中获取重力分量和线性加速度分量；
赋值单元：用于从所述加速度的重力分量、线性加速度分量和速度中选取特征值；
确定单元：用于获取终端设备的传感器信息，根据分类规则，确定携带方式，其中，所述分类规则是根据不同携带方式下特征值的数值分布特征确定的；
其中，所述检测模块包括：
提取单元：对所述获取的姿态角低通滤波，提取第二预设时间内存储的多个姿态角中的俯仰角；
判定单元：用于若提取的多个俯仰角存在极值，所述多个俯仰角中的极小值小于第二预设值和/或所述多个俯仰角中的极大值大于第三预设值，判定为步态事件。
6.根据权利要求5所述的终端设备，其特征在于，所述姿态角获取模块包括：
信息获取单元：用于获取与所述终端设备对应的预置坐标系中的加速度、角速度和地球磁场强度；
姿态角计算单元：用于根据所述加速度、角速度和地球磁场强度，计算所述终端设备相对于大地坐标系的姿态角；
其中，所述信息获取单元包括：
第一获取子单元：用于通过终端设备的加速度计获取加速度，通过终端设备的陀螺仪获取角速度，通过终端设备的磁力计获取地球磁场强度；
第一处理子单元：用于若所述加速度、角速度和地球磁场强度的采样频率不一致，对所述加速度、角速度和地球磁场强度进行预定次数样条插值；
第二处理子单元：用于对所述加速度、角速度和地球磁场强度进行低通滤波；
所述姿态角计算单元包括：
第一计算子单元：用于若所述地球磁场强度小于第一预设值，将所述加速度、角速度和地球磁场强度带入姿态航向参考***；
第二计算子单元：用于若所述地球磁场强度大于或等于第一预设值，将所述加速度、角速度带入姿态航向参考***；
输出子单元：用于从所述姿态航向参考***中输出所述姿态角。
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