CN108731675B - 待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备 - Google Patents

待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备，该测量装置，包括：姿态判断单元，其根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；角速率计算单元，其基于所述姿态判断单元的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；航向变化量计算单元，其根据所述角速率计算单元所输出的所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。根据本实施例，能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，测量待定位物的航向变化量，提高可移动终端使用的便利性。

Description

待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备
技术领域
本申请涉及定位技术领域，尤其涉及一种待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备。
背景技术
高精度的定位技术有利于推广基于位置的服务，从而为客户提供更好的服务质量，因此受到了广泛的研究。
随着科技的发展，各类传感器被集成到可移动终端中，这些传感器例如包括惯性传感器和环境传感器等，其中，惯性传感器例如包括加速度计和陀螺仪等，环境传感器例如包括磁传感器等，可移动终端例如可以是智能手表、智能手机和便携式平板电脑等。
惯性传感器能够有效地描述载体的运动特征，并且不需要外界信息的辅助。因此，将惯性传感器搭载于可移动终端，当可移动终端被设置于待定位物体上时，该惯性传感器就能够对待定位物体的运动信息进行检测。
一个典型的场景是，行人手持着搭载有惯性传感器的智能手机，在行人的行进过程中，该惯性传感器能够检测行人的运动信息，根据这些运动信息能够检测出行人的航向变化量，在行人的初始航向已知的情况下，可以结合检测出的航向变化量，就可以计算出行人行进时的航向角，其中，行人的初始航向例如可以通过磁强计传感器的检测结果得到。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本申请的发明人发现，现有技术中，在利用搭载于可移动终端的惯性传感器对待定位物体的运动信息进行检测的方法中，大多要求待定位物对可移动终端具有固定或特定的握持方式，以使可移动终端保持固定的或特定的姿态，例如，移动终端需要以固定的姿态被固定设置在行人的主躯干，例如腰部或胸前等位置。但是，在日常生活中，行人对于移动终端的握持方式是多样和多变的，特定或固定的握持方式将不便于移动终端的使用。
因此，如何在不限制可移动终端的姿态的情况下，利用搭载于可以移动终端的惯性传感器来测量待定位物的航向变化量，成为一个需要解决的问题。
本申请的实施例提供一种待定位物航向变化量的测量方法、测量装置和电子设备，能够根据可移动终端的内置惯性传感器的检测信号，以及该可移动终端的姿态的判断结果，对待定位物行进时的航向变化量进行估计，由此，能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，来测量待定位物的航向变化量，提高可移动终端使用的便利性。
根据本申请实施例的第一方面，提供一种待定位物航向变化量的测量装置，包括：
姿态判断单元，其根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
角速率计算单元，其基于所述姿态判断单元的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
航向变化量计算单元，其根据所述角速率计算单元所输出的所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
根据本实施例的第二方面，提供一种待定位物航向变化量的测量方法，包括：
根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
根据本实施例的第三方面，提供一种电子设备，其包括实施例的第一方面的测量装置。
本申请的有益效果在于：能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，测量待定位物的航向变化量，从而提高可移动终端使用的便利性。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是本申请实施例1的测量装置的一个示意图；
图2是本申请实施例1的航向变化量计算单元的一个示意图；
图3是利用本申请实施例1的测量装置测量待定位物航向变化量的一个示意图；
图4是本申请实施例2的测量方法的一个示意图；
图5是本申请实施例3的电子设备的一个构成示意图。
具体实施方式
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
本申请实施例1提供一种待定位物航向变化量的测量装置。
图1是实施例1的测量装置的一个示意图，如图1所示，测量装置100可以包括：姿态判断单元101、角速率计算单元102以及航向变化量计算单元103。
在本实施例中，姿态判断单元101根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断该可移动终端的姿态是否发生变化；角速率计算单元102基于姿态判断单元101的判断结果，计算该待定位物运动的等效天向角速率，该等效天向角速率是指该待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；航向变化量计算单元103根据角速率计算单元102所输出的该等效天向角速率，计算该待定位物运动的航向变化量。
通过本实施例，能够根据可移动终端的内置惯性传感器的检测信号，以及该可移动终端的姿态的判断结果，对待定位物行进时的航向变化量进行估计，由此，能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，测量待定位物的航向变化量，提高可移动终端使用的便利性。
在本实施例中，待定位物可以是行人、车辆或其它的运动物体。
在本实施例中，可移动终端例如可以是智能手表、智能手机或便携式平板电脑等。
在本实施例中，该惯性传感器例如可以包括加速度计和陀螺仪等中的至少一者，其中，加速度计例如可以是三轴加速度计。惯性传感器所输出的检测信号中例如可以包括加速度计所输出的加速度信号和陀螺仪所输出的角速度信号中的至少一者，其中，所述加速度信号例如可以是三轴加速度信号，所述角速度信号例如可以是三轴角速度信号。
在本实施例中，姿态判断单元101可以根据该惯性传感器的检测信号中的三轴加速度信号，来判断该可移动终端的姿态是否发生变化。
例如，姿态判断单元101可以计算当前时刻以前的第一时间段内的均值和第二时间段内的均值的差分值，基于该差分值来判断该可移动终端的姿态是否发生变化，其中，当前时刻可以是TN时刻，第一时间段可以是从T(N-M)时刻到TN时刻的时间段[T(N-M)，TN]，第二时间段可以是从T(N-M-K)时刻到T(N-K)时刻的时间段[T(N-M-K)，T(N-K)]，因此，可以采用下面的式(1)来计算该差分值的第i轴分量：
Figure BDA0001272136580000041
其中，
Figure BDA0001272136580000042
分别是第一时间段内和第二时间段内的i(i＝x，y，z)轴加速度信号的均值，可以分别由下式(2)和(3)来得到：
Figure BDA0001272136580000051
Figure BDA0001272136580000052
其中，fi为惯性传感器输出的检测信号中的i轴加速度信号，N，M，K，j1，j2都是自然数，并且M<N，(M+K)<N。
在本实施例中，当该差分值的三轴分量均小于各轴分量对应的阈值时，如下式(4)所示，姿态判断单元101可以判断为该可移动终端的姿态没有发生改变；否则，如下式(5)所示，判断为该可移动终端的姿态发生改变。
d_fx(TN)<ε1x&d_fy(TN)<ε1y&d_fz(TN)<ε1z (4)
d_fx(TN)≥ε1x||d_fy(TN)≥ε1y||d_fz(TN)≥ε1z (5)
其中，ε1x，ε1y，ε1z分别是差分值的x轴，y轴，z轴分量对应的阈值。在本实施例中，ε1x，ε1y，ε1z三者可以相等，例如都为0.05m/s2；此外，ε1x，ε1y，ε1z三者也可以不相等。
在本实施例中，待定位物对该移动终端的握持姿势的改变有可能改变该移动终端的姿态。
在本实施例中，角速率计算单元102可以基于姿态判断单元101的判断结果，计算该待定位物运动的等效天向角速率。其中，在姿态判断单元101判断为该可移动终端的姿态发生改变的情况下，角速率计算单元102将等效天向角速率设置为第一值，该第一值例如可以是0；在姿态判断单元102判断为该可移动终端的姿态没有发生改变的情况下，角速率计算单元102根据惯性传感器输出的检测信号，计算该等效天向角速率，其中，该惯性传感器输出的检测信号可以包括三轴加速度信号和三轴角速度信号。
在本实施例中，在姿态判断单元101判断为该可移动终端的姿态发生改变的情况下，惯性传感器输出的检测信号不仅反映了待定位物的运动信息，也同时反映了移动终端本身的姿态改变所导致的运动信息，如果基于此时的惯性传感器输出的检测信号来计算等效天向角，会产生较大的误差，因此，角速率计算单元102直接将这种情况下的等效天向角速率设置为预设的第一值，防止产生计算误差，并且能降低运算量。
在本实施例中，在姿态判断单元101判断为该可移动终端的姿态没有发生改变的情况下，惯性传感器输出的检测信号仅包含待定位物的运动信息，而没有移动终端本身的姿态改变的干扰，因此，角速率计算单元102基于此时的惯性传感器输出的检测信号来计算等效天向角，准确度较高。
在本实施例中，在姿态判断单元101判断为该可移动终端的姿态没有发生改变的情况下，角速率计算单元102可以采用下式(6)、(7)，来根据惯性传感器输出的加速度信号和角速度信号，计算当前时刻TN的等效天向角速率Wz(TN)：
Figure BDA0001272136580000061
Figure BDA0001272136580000062
其中，
Figure BDA0001272136580000063
的计算方式可以参考上式(2)中对
Figure BDA0001272136580000064
的计算方式。
此外，角速率计算单元102也可以采用其它的方式计算等效天向角速率Wz(TN)，本实施例并不限于上式(6)、(7)所示的方式。
在本实施例中，角速率计算单元102还可以进一步判断计算出来的等效天向角速率Wz(TN)是否小于预定的阈值ε2，其中，在该等效天向角速率Wz(TN)小于阈值ε2的情况下，可以将等效天向角速率Wz(TN)设置为预设的第二值，在该等效天向角速率Wz(TN)不小于阈值ε2的情况下，可以保持该等效天向角速率Wz(TN)的值不变。其中，该预设的第二值与预设的第一值可以相等，也可以不相等。
在本实施例中，在计算出来的等效天向角速率Wz(TN)小于预定的阈值ε2的情况下，可以认为该计算出来的等效天向角速率Wz(TN)是由于惯性传感器的输出误差导致，因此，将计算出来的等效天向角速率Wz(TN)直接设置为预设的该第二值，能够避免由于惯性传感器的输出误差的影响。
在本实施例中，角速率计算单元102所计算出的等效天向角速率Wz(TN)可以被输入到航向变化量计算单元103，用于计算该待定位物运动的航向变化量。
在本实施例中，如图2所示，航向变化量计算单元103可以包括第一计算子单元201、第二计算子单元202和第三计算子单元203中的至少一者。
在本实施例中，第一计算子单元201可以对该等效天向角速率进行积分，从而计算待定位物运动的航向变化量Δheading，例如，可以采用如下的式(8)进行计算：
Δheading＝∫Wz(TN)dt (8)
其中，t表示时间。根据上式(8)，可以得到在积分时间段内，待定位物运动的航向变化量Δheading。
在本实施例中，第二计算子单元202可以根据等效天向角速率来确定第三时间段，并根据该第三时间段内该惯性传感器的检测信号，来计算该航向变化量。
在本实施例中，以等效天向角速率不等于该第一值的时刻作为该第三时间段的起始时刻，以该起始时刻之后等效天向角速率首次等于该第一值的时刻作为该第三时间段的结束时刻。此外，在角速率计算单元102进一步将计算出的等效天向角速率Wz(TN)设置为了预设的该第二值的情况下，该第三时间段的该起始时刻可以是等效天向角速率不等于该第一值的时刻、或等效天向角速率不等于该第二值的时刻、或等效天向角速率既不等于该第一值也不等于该第二值的时刻，该第三时间段的该结束时刻可以是起始时刻之后等效天向角速率首次等于该第一值或该第二值的时刻。
在本实施例中，第三时间段是等效天向角速率Wz(TN)不等于第一值和/或第二值的时间段，因此，基于该第三时间段的内的检测信号来计算航向变化量，能够避免引入误差信号，提高准确度，并降低计算量。
在本实施例中，第二计算子单元202可以计算第三时间段结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)，并基于该姿态角来计算待定位物运动的航向变化量Δheading。
在本实施例中，第二计算子单元202可以利用该第三时间段内惯性传感器输出的角速度信号来计算姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000071
并根据姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000072
计算该第三时间段的结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)。
其中，在该第三时间段的开始时刻，该可移动终端的载体坐标系为b0系，b0系相对于惯性系不变，被定义为惯性载体坐标系；在该第三时间段的结束时刻，该可移动终端的载体坐标系为b系；以b0系为参考坐标系，在第三时间段的开始时刻，该可移动终端的初始姿态角为(0,0,0)。
在本实施例中，第二计算子单元202可以采用四元数方法来计算姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000073
下面，对四元数方法进行说明，但是需要注意的是，本实施例可以不限于此，第二计算子单元202也可以采用其它的方法来计算姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000074
在四元数方法中，设姿态旋转矩阵对应的四元数为[q0 q1 q2 q3]，由于初始姿态角为(0,0,0)，对应的初始四元数为[1 0 0 0]，四元数的更新根据下式(9)进行：
Figure BDA0001272136580000075
在上式(9)中，等号左侧的
Figure BDA0001272136580000081
代表与惯性传感器在第三时间段内的某一时刻所输出的角速度信号所对应的四元数，等号右侧的(ωx,ωy,ωz)为惯性传感器在该时刻所输出的角速度信号，等号右侧的
Figure BDA0001272136580000082
代表与惯性传感器在前一时刻所输出的角速度信号所对应的四元数。
在基于上式(9)进行更新，以得到了该第三时间段的结束时刻所对应的四元数的情况下，可以根据下式(10)来计算得到姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000083
Figure BDA0001272136580000084
在本实施例中，第二计算子单元202可以对姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000085
进行求解，以得到该第三时间段的结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)。
在本实施例中，第二计算子单元202可以基于该第三时间段的结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)，以及该结束时刻之前预定时间段内的加速度的均值，计算在该第三时间段内该可移动终端的航向变化量，例如，第二计算子单元202可以根据下式(11)和(12)来计算该航向变化量：
Figure BDA0001272136580000086
Figure BDA0001272136580000087
其中，
Figure BDA0001272136580000088
表示该结束时刻之前预定时间段内的各轴加速度信号的均值，其计算方法可以参考上式(2)中对
Figure BDA0001272136580000089
的计算方法。
在本实施例中，第三计算子单元203可以根据等效天向角速率来确定第三时间段，并根据该第三时间段内该惯性传感器的检测信号，来计算该航向变化量。
在对第三计算子单元203的工作原理的说明中，与前述相同的符号具有与前述相同的含义。
在本实施例中，第三计算子单元203确定第三时间段的方式与第二计算子单元202相同。
在本实施例中，第三计算子单元203可以计算第三时间段结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)，并基于该姿态角来计算待定位物运动的航向变化量Δheading。
在本实施例中，第三计算子单元203计算第三时间段结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)的方法不同于第二计算子单元202。例如，第三计算子单元203可以利用该第三时间段内惯性传感器输出的加速度信号对角速度信号进行修正，利用修正后的角速度信号来计算姿态旋转矩阵，并根据姿态旋转矩阵计算该第三时间段的结束时刻该可移动终端的姿态角(att_x,att_y,att_z)。
例如，第三计算子单元203可以根据下式(13)-(15)来计算修正后的角速度信号：
Figure BDA0001272136580000091
Figure BDA0001272136580000092
Figure BDA0001272136580000093
其中，(ωx,ωy,ωz)是惯性传感器在第三时间段内的某一时刻所输出的角速度信号；该时刻之前的预定时间段内惯性传感器输出的加速度信号的均值为
Figure BDA0001272136580000094
(gyrox,gyroy,gyroz)是修正后该时刻的角速度信号；K1，K2为常值系数，其大小与该惯性传感器的参数有关；gyro_f是表示对角速度信息进行修正的参数；上式(13)中积分的时间段为该时刻之前的预定时间段，该时间段例如可以以该时刻作为结束时刻；矩阵
Figure BDA0001272136580000095
是姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000096
的转置矩阵，该姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000097
可以根据惯性传感器在该第三时间段内所输出的角速度信号计算得到，关于该姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000098
的计算方法，可以参考在第二计算子单元202中的说明内容，例如，可以参考上式(9)、(10)；
Figure BDA0001272136580000099
表示在该第三时间段的开始时刻之前的预定时间段内，惯性传感器输出的加速度信号的均值。
在本实施例中，第三计算子单元203可以根据修正后的各时刻的角速度信号(gyrox,gyroy,gyroz)来计算姿态旋转矩阵，例如，第三计算子单元203可以用修正后的各时刻的角速度信号来代替惯性传感器所输出的角速度信号，并采用与第二计算子单元202类似的方式来计算得到基于修正的角速度信号的姿态旋转矩阵
Figure BDA00012721365800000910
例如，将上式(9)中的(ωx,ωy,ωz)替换为(gyrox,gyroy,gyroz)，从而更新四元数，并根据该第三时间段的结束时刻所对应的四元数，采用式(10)来计算得到基于修正的角速度信号的姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000101
在本实施例中，第三计算子单元203根据基于修正的角速度信号的姿态旋转矩阵
Figure BDA0001272136580000102
来计算得到第三时间段结束时刻的姿态角的方法，以及基于该姿态角计算航向变化量的方法可以参考上述对第二计算子单元202的说明。
在本实施例中，通过对角速度信号进行修正，能够提高角速度信号的准确性，从而提高计算航向变化量的准确性。
需要说明的是，在对第三计算子单元203的说明中，涉及到计算矩阵
Figure BDA0001272136580000103
和矩阵
Figure BDA0001272136580000104
二者的计算公式类似，但是所采用的参数完全不同，其中，矩阵
Figure BDA0001272136580000105
是根据第三时间段内惯性传感器输出的角速度信号(ωx,ωy,ωz)计算得到的，矩阵
Figure BDA0001272136580000106
是根据对第三时间段内惯性传感器输出的角速度信号(ωx,ωy,ωz)进行修正后的角速度信号(gyrox,gyroy,gyroz)计算得到的。
在本实施例中，航向变化量计算单元103可以包括第一计算子单元201、第二计算子单元202和第三计算子单元203中的任意一者或二者以上，其中，在包括二者以上的情况下，航向变化量计算单元103可以对各子单元的输出进行合成并输出。
在本实施例中，如图1所示，该测量装置100还可以具有预处理单元104，该预处理单元104能够对该惯性传感器的输出的角速度信号进行滤波处理，由此，能够去除角速度信号中的噪声，以提高角速度信号的准确性。其中，该滤波处理可以采用KZ自适应滤波器(Kolmogorov Zurbenko Adaptive filter)，也可以采用其他的滤波器来进行该滤波处理。
通过本实施例，能够根据可移动终端的内置惯性传感器的检测信号，以及对该可移动终端的姿态的判断结果，对待定位物行进时的航向变化量进行估计，由此，能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，测量待定位物的航向变化量，提高可移动终端使用的便利性。
下面，结合实例来说明本实施例的测量装置测量待定位物航向变化量的一个实施方式。
图3是利用本实施例的测量装置测量待定位物航向变化量的一个流程示意图，在该示意图中，预设的该第一值和预设的该第二值均为0。如图3所示，该流程包括：
步骤301、预处理单元104对设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器输出的检测信号中的角速度信号进行滤波处理，以去除其中的噪声，并保留角速度信号中的运动特征信息；
步骤302、姿态判断单元101根据惯性传感器所输出的检测信号中的加速度信号来判断可移动终端的姿态是否发生变化，在判断为“是”的情况下，流程进行到步骤305，在判断为“否”的情况下，流程进行到步骤303；
步骤303、角速率计算单元102根据惯性传感器输出的加速度信息、以及滤波处理后的角速度信息，计算待定位物运动的等效天向角速率，并判断计算出的该等效天向角速率是否小于阈值ε2，在判断为“是”的情况下，流程进行到步骤305，在判断为“否”的情况下，流程进行到步骤304；
步骤304、角速率计算单元102将计算出的该等效天向角速率作为角速率计算单元102输出的等效天向角速率；
步骤305、角速率计算单元102将等效天向角速率的值设定为0，以作为角速率计算单元102输出的等效天向角速率；
步骤306、航向变化量计算单元103根据角速率计算单元所输出的所述等效天向角速率，计算待定位物运动的航向变化量并输出。
实施例2
本申请实施例2提供一种待定位物航向变化量的测量方法，与实施例1的测量装置100相对应。
图4是本实施例的测量方法的一个示意图，如图4所示，该方法包括：
步骤401、根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
步骤402、基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
步骤403、根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
关于图4中各步骤的说明，可以参考实施例1中对各单元的说明，此处不再重复。
通过本实施例，能够根据可移动终端的内置惯性传感器的检测信号，以及对该可移动终端的姿态的判断结果，对待定位物行进时的航向变化量进行估计，由此，能够在不限制可移动终端的姿态的情况下，测量待定位物的航向变化量，提高可移动终端使用的便利性。
实施例3
本申请实施例3提供一种电子设备，所述电子设备包括：如实施例1所述的测量装置。
图5是本申请实施例3的电子设备的一个构成示意图。如58所示，电子设备500可以包括：中央处理器(CPU)501和存储器502；存储器502耦合到中央处理器501。其中该存储器502可存储各种数据；此外还存储用于进行测量的程序，并且在中央处理器501的控制下执行该程序。
在一个实施方式中，测量装置中的功能可以被集成到中央处理器801中。
其中，中央处理器501可以被配置为：
根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
根据所述惯性传感器的检测信号中的加速度信号在当前时刻以前的第一时间段内的均值和第二时间段内的均值的差分，来判断所述可移动终端的姿态是否发生变化。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
在判断为所述可移动终端的姿态发生变化的情况下，将等效天向角速率设置为第一值；在判断为所述可移动终端的姿态没有发生变化的情况下，根据所述惯性传感器输出的检测信号，计算所述等效天向角速率。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
在计算出的所述等效天向角速率小于第一阈值的情况下，将计算出的所述等效天向角速率设置为第二值，所述第二值与所述第一值相等或不相等。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
对所述等效天向角速率进行积分，计算所述待定位物运动的航向变化量。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
根据所述等效天向角速率来确定第三时间段；根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量，其中，以所述等效天向角速率不等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的起始时刻，以所述起始时刻之后所述等效天向角速率首次等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的结束时刻。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
利用角速度信号，计算姿态旋转矩阵；根据姿态旋转矩阵计算该结束时刻该可移动终端的姿态角；根据该姿态角和该结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
利用加速度信号对角速度信号进行修正；利用修正后的角速度信号计算基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵；根据基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵计算该结束时刻的姿态角；根据结束时刻的姿态角和结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
在本实施例中，中央处理器501还可以被配置为：
对该惯性传感器输出的角速度信号进行滤波处理。
此外，如图5所示，电子设备500还可以包括：输入输出单元503和显示单元504等；其中，上述部件的功能与现有技术类似，此处不再赘述。值得注意的是，电子设备500也并不是必须要包括图5中所示的所有部件；此外，电子设备500还可以包括图5中没有示出的部件，可以参考现有技术。
本申请实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在测量装置或电子设备中执行所述程序时，所述程序使得所述测量装置或电子设备执行实施例2所述的测量方法。
本申请实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中，所述存储介质存储上述计算机可读程序，所述计算机可读程序使得测量装置或电子设备执行实施例2所述的测量方法。
结合本发明实施例描述的测量装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图1、2中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于实施例2所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可***移动终端的存储卡中。例如，若电子设备采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。
针对图1、2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图1、2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。
关于包括以上实施例的实施方式，还公开下述的附记：
1、一种待定位物航向变化量的测量装置，包括：
姿态判断单元，其根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
角速率计算单元，其基于所述姿态判断单元的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
航向变化量计算单元，其根据所述角速率计算单元所输出的所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
2、根据附记1所述的测量装置，其中，
所述姿态判断单元根据所述惯性传感器的检测信号中的加速度信号在当前时刻以前的第一时间段内的均值和第二时间段内的均值的差分，来判断所述可移动终端的姿态是否发生变化。
3、根据附记1所述的测量装置，其中，
在所述姿态判断单元判断为所述可移动终端的姿态发生变化的情况下，
所述角速率计算单元将等效天向角速率设置为第一值；
在所述姿态判断单元判断为所述可移动终端的姿态没有发生变化的情况下，
所述角速率计算单元根据所述惯性传感器输出的检测信号，计算所述等效天向角速率。
4、根据附记3所述的测量装置，其中，
在计算出的所述等效天向角速率小于第一阈值的情况下，所述角速率计算单元将计算出的所述等效天向角速率设置为第二值，所述第二值与所述第一值相等或不相等。
5、根据附记1所述的测量装置，其中，所述航向变化量计算单元
对所述等效天向角速率进行积分，计算所述待定位物运动的航向变化量。
6、根据附记3所述的测量装置，其中，所述航向变化量计算单元
根据所述等效天向角速率来确定第三时间段，
并根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量，
其中，
以所述等效天向角速率不等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的起始时刻，以所述起始时刻之后所述等效天向角速率首次等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的结束时刻。
7、根据附记6所述的测量装置，其中，
所述航向变化量计算单元利用角速度信号，计算姿态旋转矩阵，并根据姿态旋转矩阵计算该结束时刻该可移动终端的姿态角，并根据该姿态角和该结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
8、根据附记6所述的测量装置，其中，
所述航向变化量计算单元利用加速度信号对角速度信号进行修正，利用修正后的角速度信号计算基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵，并根据基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵计算该结束时刻的姿态角，并根据结束时刻的姿态角和结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
9、根据附记1所述的测量装置，其中，
所述待定位物航向变化量的估计装置还包括：
预处理单元，其对该惯性传感器输出的角速度信号进行滤波处理。
10、一种电子设备，包括附记1-9中任一项所述的测量装置。
11、一种待定位物航向变化量的测量方法，包括：
根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量。
12、根据附记11所述的测量方法，其中，
根据所述惯性传感器的检测信号中的加速度信号在当前时刻以前的第一时间段内的均值和第二时间段内的均值的差分，来判断所述可移动终端的姿态是否发生变化。
13、根据附记11所述的测量方法，其中，基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率包括：
在判断为所述可移动终端的姿态发生变化的情况下，
将等效天向角速率设置为第一值；
在判断为所述可移动终端的姿态没有发生变化的情况下，
根据所述惯性传感器输出的检测信号，计算所述等效天向角速率。
14、根据附记13所述的测量方法，其中，基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率还包括：
在计算出的所述等效天向角速率小于第一阈值的情况下，将计算出的所述等效天向角速率设置为第二值，所述第二值与所述第一值相等或不相等。
15、根据附记11所述的测量方法，其中，根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量包括：
对所述等效天向角速率进行积分，计算所述待定位物运动的航向变化量。
16、根据附记13所述的测量方法，其中，根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量包括：
根据所述等效天向角速率来确定第三时间段，；
根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量，
其中，
以所述等效天向角速率不等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的起始时刻，以所述起始时刻之后所述等效天向角速率首次等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的结束时刻。
17、根据附记16所述的测量方法，其中，根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量包括：
利用角速度信号，计算姿态旋转矩阵；
根据姿态旋转矩阵计算该结束时刻该可移动终端的姿态角；
根据该姿态角和该结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
18、根据附记16所述的测量方法，其中，根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量包括：
利用加速度信号对角速度信号进行修正；
利用修正后的角速度信号计算基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵；
根据基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵计算该结束时刻的姿态角；
根据结束时刻的姿态角和结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
19、根据附记11所述的测量方法，其中，所述测量方法还包括：
对该惯性传感器输出的角速度信号进行滤波处理。

Claims (9)

1.一种待定位物航向变化量的测量装置，包括：
姿态判断单元，其根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
角速率计算单元，其基于所述姿态判断单元的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
航向变化量计算单元，其根据所述角速率计算单元所输出的所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量，
其中，
在所述姿态判断单元判断为所述可移动终端的姿态发生变化的情况下，
所述角速率计算单元将等效天向角速率设置为第一值；
在所述姿态判断单元判断为所述可移动终端的姿态没有发生变化的情况下，
所述角速率计算单元根据所述惯性传感器输出的检测信号，计算所述等效天向角速率。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，
所述姿态判断单元根据所述惯性传感器的检测信号中的加速度信号在当前时刻以前的第一时间段内的均值和第二时间段内的均值的差分，来判断所述可移动终端的姿态是否发生变化。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其中，
在计算出的所述等效天向角速率小于第一阈值的情况下，所述角速率计算单元将计算出的所述等效天向角速率设置为第二值，所述第二值与所述第一值相等或不相等。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述航向变化量计算单元
对所述等效天向角速率进行积分，计算所述待定位物运动的航向变化量。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其中，所述航向变化量计算单元
根据所述等效天向角速率来确定第三时间段，
并根据所述第三时间段内所述惯性传感器的检测信号，来计算所述航向变化量，
其中，
以所述等效天向角速率不等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的起始时刻，以所述起始时刻之后所述等效天向角速率首次等于所述第一值的时刻作为所述第三时间段的结束时刻。
6.根据权利要求5所述的测量装置，其中，
所述航向变化量计算单元利用角速度信号，计算姿态旋转矩阵，并根据姿态旋转矩阵计算该结束时刻该可移动终端的姿态角，并根据该姿态角和该结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
7.根据权利要求5所述的测量装置，其中，
所述航向变化量计算单元利用加速度信号对角速度信号进行修正，利用修正后的角速度信号计算基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵，并根据基于修正后的角速度信号的姿态旋转矩阵计算该结束时刻的姿态角，并根据结束时刻的姿态角和结束时刻之前预定时间段内的加速度信号的均值计算所述航向变化量。
8.一种电子设备，包括权利要求1-7中任一项所述的测量装置。
9.一种待定位物航向变化量的测量方法，包括：
根据设置于待定位物的可移动终端中的惯性传感器所输出的检测信号，判断所述可移动终端的姿态是否发生变化；
基于所述可移动终端的姿态是否发生变化的判断结果，计算所述待定位物运动的等效天向角速率，所述等效天向角速率是指所述待定位物绕竖直方向的轴线转动的角速率；以及
根据所述等效天向角速率，计算所述待定位物运动的航向变化量，
其中，
在判断为所述可移动终端的姿态发生变化的情况下，
将等效天向角速率设置为第一值；
在判断为所述可移动终端的姿态没有发生变化的情况下，
根据所述惯性传感器输出的检测信号，计算所述等效天向角速率。
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