CN110455316A - 一种自适应零速区间检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应零速区间检测方法，属于行人导航定位技术领域。包括：S1：实时获取惯性器件的输出数据，所述输出数据包括所述惯性器件的角速度信息和加速度信息；S2：根据所述角速度信息确定角速度零速检测的初始角速度能量阈值；S3：根据所述初始角速度能量阈值对角速度零速检测的滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目和所述滑动窗口对应的区间状态；S4：根据所述检测点数目和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间；S5：根据所述加速度信息对所述初始零速区间进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

Description

一种自适应零速区间检测方法

技术领域

本发明涉及行人导航定位技术领域，具体涉及一种自适应零速区间检测方法。

背景技术

零速更新方法是行人导航***广泛采用的一种误差修正手段，其根据行人步态中周期性地存在零速区间的特点对导航解算的位置误差进行周期性清零。零速更新的前提是准确、有效地检测行人运动过程中的零速区间。常用的零速区间检测方法有加速度模值法、角速度模值法、加速度滑动标准差法或多种方法综合，但是，现有的零速区间检测方法中阈值设置固定或单一，不能根据步态的变化进行自适应调整，对多步态运动的适应性差。

发明内容

本发明解决的问题是现有零速区间检测方法对多步态适应性差的问题。

本发明一方面提供一种自适应零速区间检测方法，包括：

S1：实时获取惯性器件的输出数据，所述输出数据包括所述惯性器件的角速度信息和加速度信息；

S2：根据所述角速度信息确定角速度零速检测的初始角速度能量阈值；

S3：根据所述初始角速度能量阈值对角速度零速检测的滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目和所述滑动窗口对应的区间状态；

S4：根据所述检测点数目和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间；

S5：根据所述加速度信息对所述初始零速区间进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

可选地，所述S4步骤包括：

S410：根据所述检测点数目计算所述滑动窗口对应的时间t；

S420：根据所述时间t和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值的所述初始零速区间。

可选地，所述S420步骤包括：

当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，判断所述时间t的大小是否满足t₁≤t≤t₂，其中，t₁为第一预设时间，t₂为第二预设时间：是，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测；否，对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值的调整次数进行零速区间判断；

当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，判断所述时间t的大小是否满足t≥t₃，其中t₃为第三预设时间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值的调整次数进行零速区间判断。

可选地，当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，所述对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整步骤包括：

当所述时间t的大小满足t＜t₁时，减小所述初始角速度能量阈值Tω；

当所述时间t的大小满足t＞t₂时，增大所述初始角速度能量阈值。

可选地，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，所述对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整为：

增大所述初始角速度能量阈值。

可选地，所述并根据所述初始角速度能量阈值的调整次数进行零速区间判断包括：

统计所述初始角速度能量阈值的调整次数，判断所述初始角速度能量阈值的调整次数是否超过预设值：否，回到S3步骤；是，判断所述滑动窗口是否为零速区间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测。

可选地，所述S5步骤包括：

S510：根据所述初始零速区间内的初始零速区间检测点对应的所述加速度信息确定加速度零速检测的加速度幅值阈值；

S520：根据所述加速度幅值阈值对所有所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

可选地，所述S510步骤包括：

S511：根据所述初始零速区间检测点对应的所述加速度信息计算所有所述初始零速区间检测点对应的加速度幅值；

S512：对所有所述初始零速区间检测点对应的所述加速度幅值进行排序，根据排序后的所述加速度幅值生成临时区间；

S513：根据所述临时区间内临时区间检测点对应的所述加速度幅值确定所述加速度幅值阈值。

可选地，所述S520步骤包括：

根据所述加速度幅值阈值依次对所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，获得所有零加速状态的所述初始零速区间检测点；

根据所有零加速状态的所述初始零速区间检测点生成所述修正零速区间。

可选地，所述步骤S2包括：

S210：根据所述角速度信息计算前n(n≥1)个检测点的角速度能量；

S220：根据所述角速度能量计算角速度能量均值和角速度能量标准差；

S230：根据所述角速度能量均值和所述角速度能量标准差确定所述初始角速度能量阈值。

本发明所述自适应零速区间检测方法，通过惯性器件输出的角速度信息确定初始角速度能量阈值，使得所述初始角速度能量阈值与行人的初始步态相匹配；再根据所述初始角速度能量阈值对滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目和所述滑动窗口对应的区间状态，并根据区间状态和所述检测点数目对所述初始角速度能量阈值进行自适应调整，通过渐进逼急的方式调整所述初始角速度能量阈值，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间，降低了零速状态检测点的漏检几率；再通过加速度零速检测对所述初始零速区间进行修正，得到较为准确的所述修正零速区间，本发明所述自适应零速区间检测方法能够在行人运动过程中，渐进调整所述初始角速度能量阈值，能够实现多步态的零速区间检测，检测可靠性高，实用性强。

附图说明

图1为本发明所述自适应零速区间检测方法的总体流程图；

图2为本发明所述自适应零速区间检测方法其中一种实施方式S2步骤的流程图；

图3为本发明所述自适应零速区间检测方法其中一种实施方式中S4步骤的流程图；

图4为本发明所述自适应零速区间检测方法其中一种实施方式中零速区间和运动区间示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

请参阅图4，在行人运动中以左脚为例：Pose1-Pose2为运动区间，也就是从左脚离开地面到脚掌与地面接触所对应步态过程为运动区间，Pose3-Pose4为零速区间，也就是左脚始终与地面接触所对应的步态过程为零速区间；在行人导航中，一般通过零速区间获得运动观测量而对运动参数进行修正，而在实际中脚掌着地对应的零速区间还包括速度为零，加速度不为零的情况，因此，一般都结合速度和加速度综合判断。而由于各人差异和多步态的存在，零速区间检测的适应性差。

本发明的发明人根据长时间的研究，提出了一种渐进调整的自适应性零速区间检测方法。其主要依据为，不论行人处于何种步态，其零速区间不会过短，其运动区间不会过长。本发明首先通过对惯性器件的输出数据进行处理，得到角速度零速检测的初始角速度能量阈值，然后以渐进逼近的方式调整所述初始角速度能量阈值，直至行人步态初步符合行人运动基本规律，得到一个基于初始角速度能量阈值的初始零速区间，此时步骤主要目的是尽可能的不漏零速检测点，此时初始零速区间较真实的零速区间大，再通过加速度零速检测进行零速修正，得到修正零速区间。

应当说明的是，在本说明书中，以同一时间点所述惯性器件输出的一个数据组作为一个检测点进行分析；滑动窗口表示由多个检测点组成的区间，滑动窗口是一个区间长度，也就是检测点数目会发生改变的区间，当检测点对应的状态发生改变时，所述滑动窗口结束，下一滑动窗口的初始起点为所述滑动窗口之后的第一个检测点。在本说明书，所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间或，所述滑动窗口为零速区间，均表示由所述滑动窗口内的检测点组成的区间为零速区间；所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间或，所述滑动窗口为运动区间，均表示由所述滑动窗口内的检测点组成的区间为运动区间。

请参阅图1，一种自适应零速区间检测方法，包括：

S1：实时获取惯性器件的输出数据，所述输出数据包括所述惯性器件的角速度信息和加速度信息；

S2：根据所述角速度信息确定角速度零速检测的初始角速度能量阈值T_ω；

S3：根据所述初始角速度能量阈值T_ω对角速度零速检测的滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目L和所述滑动窗口对应的区间状态；

S4：根据所述检测点数目L和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间；

S5：根据所述加速度信息对所述初始零速区间进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

请参阅图2，在一些实施例中，所述S2步骤包括：

S210:根据所述角速度信息计算前n(n≥1)个检测点的角速度能量。

具体地，从开始检测计算，获取前n个检测点的所述角速度信息，并计算其对应的角速度能量；角速度能量ω_i计算公式为：

其中和为三轴陀螺仪在第i(1≤i≤n，n＜30)个检测点获取到的角速度信息。

S220:根据所述角速度能量计算角速度能量均值μ_ω和角速度能量标准差σ_ω。

具体地，角速度能量均值μ_ω计算公式为：

角速度能量标准差σ_ω计算公式为：

S230:根据所述角速度能量均值μ_ω和所述角速度能量标准差σ_ω确定所述初始角速度能量阈值T_ω。

具体地，取出ω₁,ω₂,…ω_n中满足下式的角速度能量分别记为ω_i，其中i＝1,2,…,W,W≤n

ω_i≤μ_ω+λ₁σ_ω

其中λ₁为常数，由实验数据标定，在本实施例中，λ₁＝5，

取所述初始角速度能量阈值T_ω为：

T_ω＝max{ω_i}

当然，应当理解的是，在一些实施例中，可以取所述初始角速度能量阈值T_ω为：

T_ω＝μ_ω+λ₁σ_ω

这样，根据所述角速度信息首先计算前n(n＞1)个检测点的角速度能量均值μ_ω和角速度能量标准差σ_ω，再根据所述角速度能量均值μ_ω和所述角速度能量标准差σ_ω确定所述初始角速度能量阈值T_ω，不管开始检测时行人处于何种步态，所述初始角速度能量阈值T_ω均与所述角速度能量均值μ_ω和所述角速度能量标准差σ_ω相关联，所述初始角速度能量阈值T_ω都能够与行人达到步态的初步适应，为后续对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整提供了基础，符合多步态零速区间检测的需要，可靠高，实用性强。

在一些实施例中，所述S3步骤包括：

S310:从前至后依次对所述滑动窗口中的检测点进行角速度零速检测，直至角速度零速检测数据满足第一结束条件。

具体地，根据角速度零速检测公式进行角速度零速检测，所述角速度零速检测公式为：

其中，j为从开始检测计算第j个检测点，C_j ^ω为第j个检测点对应的运动状态，当C_j ^ω＝1时，第j个检测点对应的运动状态为零速状态，当C_j ^ω＝0时，第j个检测点对应的运动状态为运动状态；

所述第一结束条件为：

其中，P为所述滑动窗口内的第一个检测点，L₀为大于0的整数；

S320：当所述角速度零速检测数据满足第一结束条件时，确定所述滑动窗口内的所述检测点数目L。

具体的，所述检测点数目L：L＝L₀；第(P+L₀-1)个检测点为所述滑动窗口内的最后一个检测点；

S330：当所述滑动窗口内第一个检测点为零速状态时，所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间，当所述滑动窗口内第一个检测点为运动状态时，所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间。

具体地，当时，所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间，当时，所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间。

应当理解的是，在另一些实施例中，所述S310步骤还包括：

当所述滑动窗口内第一个检测点为零速状态时，以所述第一个检测点从后至前依次对所述滑动窗口之前的检测点进行角速度零速检测，直至所述角速度零速检测数据满足第二结束条件。

也就是说，当时，根据所述角速度零速检测公式以P为起点从后至前依次对所述滑动窗口之前的检测点进行角速度零速检测，直至所述角速度零速检测数据满足第二结束条件。

所述第二结束条件为：

或者

其中，L₁为大于0的整数。

相应的，在所述步骤S320中，所述检测点数目L：L＝L₀+L₁。应当理解的是，此时，所述滑动窗口对应的区间发生改变，所述滑动窗口内的第一个检测点P有：P＝P-L₁+1。

这样，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速状态时，当所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整后，所述滑动窗口对应的范围相应的根据所述初始角速度能量阈值T_ω向前和向后调整，避免了漏零速状态检测点的发生，可靠性高，实用性强。

请参阅图3，所述S4步骤包括：

S410：根据所述检测点数目L计算所述滑动窗口对应的时间t。

具体地，所述时间t＝(L-1)*t₀，其中t₀为所述惯性器件的检测周期，本实施例中，所述惯性器件的检测频率为100Hz，也就是说t₀为0.01s。

S420：根据所述时间t和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值T_ω的所述初始零速区间。

具体地，在一些实施例中，所述S420步骤包括：

当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，判断所述时间t的大小是否满足t₁≤t≤t₂，其中，t₁为第一预设时间，t₂为第二预设时间：是，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测；否，对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行零速区间判断；

当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，判断所述时间t的大小是否满足t≥t₃，其中t₃为第三预设时间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行零速区间判断。

应当理解的是，当所述滑动窗口为运动区间时，根据人的运动特性，在任何步态中，运动区间既不会过短也不会过长，通过判断所述时间t的大小是否满足t₁≤t≤t₂，确定是否需要调整所述初始角速度能量阈值T_ω，判断依据可靠，实用性强。所述第一预设时间t₁、所述第二预设时间t₂根据实验数据标定，在一些实施例中，所述第一预设时间t₁＝0.05s，所述第二预设时间t₂＝3s，在本实施例中，所述第一预设时间t₁＝0.1s，所述第二预设时间t₂＝2s。

应当理解的是，所述下一滑动窗口的起点为所述滑动窗口之后的第一个检测点。

具体地，当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，所述对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整步骤包括：

当所述时间t的大小满足t＜t₁时，减小所述初始角速度能量阈值T_ω；

当所述时间t的大小满足t＞t₂时，增大所述初始角速度能量阈值T_ω。

具体地，在一些实施例中，当所述时间t的大小满足t＜t₁时，所述初始角速度能量阈值T_ω的调整方式为：T_ω＝k₁*T_ω，其中，k₁＜1，k₁为常数，由实验数据标定；在一些实施例中，k₁＝0.85，本实施例中，所述k₁＝0.95；在另一些实施中，当所述时间t的大小满足t＜t₁时，所述初始角速度能量阈值T_ω的调整方式为：T_ω＝min_{j＝P,…,P+L}{ω_j}。

具体地，在一些实施例中，当所述时间t的大小满足t＞t₂时，所述初始角速度能量阈值T_ω的调整方式为：T_ω＝k₂*T_ω，其中，k₂＞1，k₂为常数，由实验数据标定；在一些实施例中，k₂＝1.15，本实施例中，所述k₂＝1.05。

这样，当所述滑动窗口为运动区间时，判断所述时间t是否满足t₁≤t≤t₂，当所述时间t的大小不满足t₁≤t≤t₂时，分具体情况对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，通过渐进逼近的方式调整所述初始角速度能量阈值T_ω，当所述时间t的大小满足t₁≤t≤t₂时，确定所述滑动窗口符合运动区间的规律，确定所述滑动窗口为运动区间，进行下一滑动窗口的检测，可靠性高，实用性强。

具体的，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，根据人的运动特性，在任何步态中，零速区间不会过短，通过判断所述时间t的大小是否满足第三预设时间确定是否需要调整所述初始角速度能量阈值T_ω，判断依据可靠。所述第三预设时间t₃根据实验数据标定，在一些实施例中，所述第三预设时间t₃：t₃＝1.5s，在本实施例中，所述时间t₃＝0.5s。

具体地，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，所述对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整为：

增大所述初始角速度能量阈值T_ω。

具体地，在一些实施例中，当所述时间t的大小不满足：t≥t₃时，所述初始角速度能量阈值T_ω的调整方式为：T_ω＝k₃*T_ω，其中，k₃＞1，k₃为常数，由实验数据标定；在另一些实施例中，所述初始角速度能量阈值T_ω的调整方式为：

其中，k₄、k₅为整数，由实验数据标定，较佳地，k₄+k₅≤L，具体地，在一些实施例中k₄＝L，k₅＝0；这样，增大了所述初始角速度能量阈值T_ω，通过渐进逼近的方式调整所述初始角速度能量阈值T_ω，可靠性高，实用性强。

这样，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，判断所述时间t是否满足t≥t₃，当所述时间t的大小不满足t≥t₃时，通过渐进逼近的方式调整所述初始角速度能量阈值T_ω，避免了漏零速状态检测点的发生，当所述时间t满足t≥t₃时，确定所述滑动窗口符合零速区间的规律，确定所述滑动窗口为所述初始零速区间，可靠性高，实用性强。

所述并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行所述零速区间判断包括：

统计所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数，判断所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数是否超过预设值：否，回到S3步骤；是，判断所述滑动窗口是否为零速区间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测。

具体地，所述预设值可以根据实验值确定，也可以人为指定。这样，当所述初始角速度能量阈值T_ω调整次数超过预设值时，停止对所述初始角速度能量阈值T_ω的调整，避免大量的运算，降低了数据处理难度，同时，还能在一定程度上确保所述初始零速区间数据的可靠性，可靠性高，实用性强。应当理解的是，在同一滑动窗口的检测中，无论所述滑动窗口为运动区间还是零速区间时，均统计所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数。

在一些实施例中，所述S5步骤包括：

S510：根据所述初始零速区间内的初始零速区间检测点对应的所述加速度信息确定加速度零速检测的加速度幅值阈值；

S520：根据所述加速度幅值阈值对所有所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

具体地，所述S510步骤包括：

S511：根据所述初始零速区间检测点对应的所述加速度信息计算所有所述初始零速区间检测点对应的加速度幅值。

具体地，加速度幅值计算公式为：

其中，和分别为所述惯性器件在第i个检测点获取到的加速度信息。

S512：对所有所述初始零速区间检测点对应的所述加速度幅值进行排序，根据排序后的所述加速度幅值生成临时区间。

具体地，所述排序可以是升序/降序排列，所述L为所述初始零速区间检测点的个数，对所有所述初始零速区间检测点对应的所述加速度幅值进行升序/降序排列，排序后对应的L个加速度幅值分别记为f′₁,f′₂,…,f′_L，所述临时区间对应的加速度幅值分别记为f′_Q-R+1,f′_Q-R+2,…,f′_Q+R，其中，1/4≤k₆＜1/2，k₆由实验数据标定，在一些实施例中，k₆＝1/4，也就是说，Q为大于等于L/2的最小整数，R为大于等于L/4的最小整数。

S513：根据所述临时区间内临时区间检测点对应的所述加速度幅值确定所述加速度幅值阈值。

具体地，所述S513步骤包括：

根据所述临时区间内所述临时区间检测点对应的所述加速度幅值计算加速度幅值均值μ_f和加速度幅值标准差σ_f；

根据所述加速度幅值均值μ_f和所述加速度幅值标准差σ_f计算所述加速度幅值阈值。

具体的，所述加速度幅值均值μ_f计算公式为：

所述加速度幅值标准差σ_f计算公式为：

具体的，所述加速度幅值阈值包括加速度幅值上阈值T_f上和加速度幅值上阈值T_f下，具体地，

所述加速度幅值上阈值T_f上：T_f上＝μ_f+λ₂σ_f，

所述加速度幅值上阈值T_f下：T_f下＝μ_f-λ₃σ_f，

其中，λ₂和λ₃为常数，由实验数据标定，在一些实施例中，λ₂＝3，λ₃＝3。

具体地，所述S520步骤包括：

根据所述加速度幅值阈值依次对所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，获得所有零加速状态的所述初始零速区间检测点。

具体地，根据所述加速度幅值上阈值T_f上和所述加速度幅值上阈值T_f下从前至后依次对所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，加速度零速检测公式为：

其中，其中为j时刻的运动状态，1表示零加速状态，0表示运动状态。

根据所有零加速状态的所述初始零速区间检测点生成所述修正零速区间。

应当说明的是，正常情况下，所有零加速状态的连续所述初始零速区间检测点组成所述修正零速区间，但是，在一些极端情况下，所有零加速状态的所述初始零速区间检测点不是完全连续的，此时，若相邻零加速状态的所述初始零速区间检测点之间间隔了运动状态的所述初始零速区间检测点时，只要运动状态的所述初始零速区间检测点的数目不超过预设值S，认为运动状态的所述初始零速区间检测点属于所述修正零速区间，所述预设值S根据实验数据标定，在一些实施例中所述预设值S：1/8≤k₇＜1/4。但是在后续进行行人定位导航时，采用处于零加速状态的连续所述初始零速区间检测点进行定位导航。

应当说明的是，当所述修正零速区间之后，回到S3步骤，进行下一个滑动窗口的角速度零速检测，此时，所述下一滑动窗口的起点为所述初始零速区间之后的第一个检测点。

在本实施例中，IMU绑在脚背，树莓派固定在腰部，在80m*60m的长方形操场上运动。实验中采集了4组数据，其中两组为正常行走时采集的，分别运动了193步和204步，记为W_193和W_204；另外两组为混合运动时采集的，分别运动了133步和145步，记为Hunhe_133和Hunhe_145，同时采用三条件法进行零速检测，检测结果如表1所示，分析表1中的数据可知，当运动步态为单一的行走时，自适应算法和三条件法的平均漏检率分别为0.505％和1％；当运动步态混合时，两者的平均漏检率分别为0.375％和28.925％。

无论是单一运动还是混合运动，自适应算法的步数漏检率均低于三条件法，当步态比较单一时，两者均能较为准确的检测出步数，但自适应算法的准确率更高；当步态多变时，自适应算法仍能较为准确的检测到步数，但三条件法则出现多步漏检，不能准确的检测出步数；证明本方法不仅能准确的检测出步数，而且对步态的自适应性强。

表1自适应算法与三条件法步数检测结果对比

注：

本发明所述自适应零速区间检测方法，首先通过惯性器件输出的角速度信息确定初始角速度能量阈值T_ω，使得所述初始角速度能量阈值T_ω与行人的初始步态相匹配；再根据所述初始角速度能量阈值T_ω对滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目L和所述滑动窗口对应的区间状态，并根据区间状态和所述检测点数目L对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，通过渐进逼急的方式调整所述初始角速度能量阈值T_ω，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间，降低了零速状态检测点的漏检几率；再通过加速度零速检测对所述初始零速区间进行修正，得到较为准确的所述修正零速区间。本发明能够在行人运动过程中，渐进调整所述初始角速度能量阈值T_ω，能够实现多步态的零速区间检测，可靠性高，实用性强。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自适应零速区间检测方法，其特征在于，包括：

S1：实时获取惯性器件的输出数据，所述输出数据包括所述惯性器件的角速度信息和加速度信息；

S2：根据所述角速度信息确定角速度零速检测的初始角速度能量阈值T_ω；

S3：根据所述初始角速度能量阈值T_ω对角速度零速检测的滑动窗口进行角速度零速检测，确定所述滑动窗口内的检测点数目L和所述滑动窗口对应的区间状态；

S4：根据所述检测点数目L和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值的初始零速区间；

S5：根据所述加速度信息对所述初始零速区间进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得修正零速区间。

2.如权利要求1所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述S4步骤包括：

S410：根据所述检测点数目L计算所述滑动窗口对应的时间t；

S420：根据所述时间t和所述滑动窗口对应的区间状态对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，得到基于所述初始角速度能量阈值T_ω的所述初始零速区间。

3.如权利要求2所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述S420步骤包括：

当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，判断所述时间t的大小是否满足t₁≤t≤t₂，其中，t₁为第一预设时间，t₂为第二预设时间：是，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测；否，对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行零速区间判断；

当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，判断所述时间t的大小是否满足t≥t₃，其中t₃为第三预设时间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整，并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行零速区间判断。

4.如权利要求3所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，当所述滑动窗口对应的区间状态为运动区间时，所述对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整步骤包括：

当所述时间t的大小满足t＜t₁时，减小所述初始角速度能量阈值T_ω；

当所述时间t的大小满足t＞t₂时，增大所述初始角速度能量阈值T_ω。

5.如权利要求3所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，当所述滑动窗口对应的区间状态为零速区间时，所述对所述初始角速度能量阈值T_ω进行自适应调整为：

增大所述初始角速度能量阈值T_ω。

6.如权利要求3所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述并根据所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数进行零速区间判断包括：

统计所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数，判断所述初始角速度能量阈值T_ω的调整次数是否超过预设值：否，回到S3步骤；是，判断所述滑动窗口是否为零速区间：是，所述滑动窗口确定为所述初始零速区间；否，回到S3步骤，对下一滑动窗口进行角速度零速检测。

7.如权利要求1所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述S5步骤包括：

S510：根据所述初始零速区间内的初始零速区间检测点对应的所述加速度信息确定加速度零速检测的加速度幅值阈值；

S520：根据所述加速度幅值阈值对所有所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，对所述初始零速区间进行修正，获得所述修正零速区间。

8.如权利要求7所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述S510步骤包括：

S511：根据所述初始零速区间检测点对应的所述加速度信息计算所有所述初始零速区间检测点对应的加速度幅值；

S512：对所有所述初始零速区间检测点对应的所述加速度幅值进行排序，根据排序后的所述加速度幅值生成临时区间；

S513：根据所述临时区间内临时区间检测点对应的所述加速度幅值确定所述加速度幅值阈值。

9.如权利要求7所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述S520步骤包括：

根据所述加速度幅值阈值依次对所述初始零速区间检测点进行加速度零速检测，获得所有零加速状态的所述初始零速区间检测点；

根据所有零加速状态的所述初始零速区间检测点生成所述修正零速区间。

10.如权利要求1所述的自适应零速区间检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S210：根据所述角速度信息计算前n(n≥1)个检测点的角速度能量；

S220：根据所述角速度能量计算角速度能量均值μ_ω和角速度能量标准差σ_ω；

S230：根据所述角速度能量均值μ_ω和所述角速度能量标准差σ_ω确定所述初始角速度能量阈值T_ω。