一种基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法的制作方法

本发明涉及一种基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法，属于手持设备导航技术领域。

背景技术：

目前大部分智能手机平台上都内嵌了MEMS惯性传感器组件(包括：三轴正交安装的陀螺仪、加速度计，以及地磁传感器)和GPS接收机模块，所以基于智能手机平台研究导航定位关键技术，对实现用户在不同环境下的无缝导航定位具有重要意义。当用户处于车载环境时，固定安装智能手机，采用DR/GPS车载组合导航算法；当用户处于手持行走环境时，采用行人导航算法。因此在研究手机平台上的导航定位关键技术中，手机固定安装和非固定安装模式辨识技术是必不可少的。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法，本发明采用手机内嵌的惯性传感器原始输出信息，利用该安装模式辨识算法使手机导航算法在DR/GPS车载组合导航算法和行人导航算法间进行智能切换，为后续实现用户在不同环境下的无缝导航定位打下基础。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法，包括MEMS惯性传感器组件，所述MEMS惯性传感器组件包括三轴正交安装的陀螺仪，包括以下步骤：

步骤1，获取固定及非固定安装模式下的MEMS惯性传感器组件中水平方向陀螺每秒角度增量。

步骤2，根据步骤1得到的各安装模式下的水平方向陀螺每秒角度增量分别选取其辨识阈值。

步骤3，根据步骤2选取的辨识阈值设置辨识窗口T，根据辨识窗口T判断手机处于车载固定安装模式还是非固定安装模式。

所述步骤2中辨识阈值的具体选取可以先根据固定及非固定安装模式下水平陀螺每秒角度增量结果进行初步选取，然后根据不同阈值情况下安装模式辨识准确性的统计结果，最后选取一个最优的阈值。

所述步骤2中安装模式辨识的准确性统计方法如下：若水平方向的两个陀螺每秒角度增量的结果都在阈值之内，则判定当前时刻处于车载固定安装模式，标志位设置为1。否则判定当前时刻处于手持非固定安装模式，标志位设置为0。根据手机在固定及非固定安装模式下的判定结果，统计在总判定次数中，标志位1和0的个数，分析在不同阈值情况下，手机安装模式辨识的准确性。

所述步骤3中根据步骤2选取的辨识阈值设置辨识窗口T的方法：若连续出现T个标志位1，则判定为处于车载固定安装模式。若连续出现T个标志位0，则判定为处于手持非固定安装模式。否则维持上一时刻的判定标志不变。

有益效果：本发明提供的基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法，相比现有技术，具有以下有益效果：

采用手机内嵌的惯性传感器原始输出信息，通过分析固定以及非固定安装时水平方向的陀螺每秒角度增量，设计合适的辨识阈值和辨识窗口，可以实现手机固定及非固定安装模式的成功辨识。利用该安装模式辨识算法，可以使导航算法在DR/GPS车载组合算法和行人导航算法之间进行智能切换，为后续实现用户在不同环境下的无缝导航定位打下基础，具有良好的工程应用价值。

附图说明

图1为车载固定安装下手机内部MEMS的安装示意图。

图2为手机车载固定及非固定安装的模式辨识算法流程图。

其中，1为手机，2为手机固定安装装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

一种基于手机的固定安装及非固定安装模式辨识算法，图1为手机在车载固定安装下手机内部三轴正交安装的MEMS组件示意图。其中X轴指向手机的侧面方向，Y轴指向天向方向，Z轴指向汽车前进方向的反方向。手机平台上都内嵌了MEMS惯性传感器组件和GPS接收机模块，MEMS惯性传感器组件包括：三轴正交安装的陀螺仪、加速度计以及地磁传感器。

当手机处于车载固定安装，进行DR/GPS车载导航时，由于Y轴陀螺敏感航向角，同时汽车在绝大多数情况下进行的是二维水平运动，所以水平方向的陀螺(X轴和Z轴)每秒的角度增量较小且稳定；当手机处于手持行走等非固定安装时，水平方向的陀螺(X轴和Z轴)每秒的角度增量很大且不稳定。通过实时检测水平方向陀螺(即X轴和Z轴)每秒的角度增量并设置合适的辨识阈值和辨识窗口，就可以实现辨识手机的固定和非固定安装模式。

根据手机在固定及非固定安装模式下的水平陀螺每秒角度增量的规律，设置合适的辨识阈值，如果水平陀螺每秒角度增量在阈值内，则判定当前时刻处于车载固定安装模式，标志位设置为1；如果处于阈值以外，则判定当前时刻处于手持非固定安装模式，标志位设置为0。同时为了提高算法每秒辨识的准确性和防止导航算法在不同模式下的频繁切换，需要设置辨识窗口T，即若连续出现T个标志位1，则判定为处于车载固定安装模式；若连续出现T个标志位0，则判定为处于手持非固定安装模式；否则维持上一时刻的判定标志不变。

如图2所示，具体包括以下步骤：

步骤1，获取固定及非固定安装模式下的MEMS惯性传感器组件中水平方向陀螺每秒角度增量。

陀螺每秒角度增量计算公式为：

其中Δθ_k为第k秒时刻陀螺的角度增量，单位是度；N为惯性传感器数据输出频率，单位是赫兹；ω为陀螺原始输出，单位是弧度/秒，Δt是采集时间间隔，单位是秒。

步骤2，根据步骤1得到的各安装模式下的水平方向陀螺每秒角度增量分别选取其辨识阈值。

所述步骤2中辨识阈值的具体选取可以先根据固定及非固定安装模式下水平陀螺每秒角度增量结果进行初步选取(大概地选取)，然后根据不同阈值情况下安装模式辨识准确性的统计结果，最后选取一个最优的阈值。

所述步骤2中安装模式辨识的准确性统计方法如下：若水平方向的两个陀螺每秒角度增量的结果都在阈值之内，则判定当前时刻处于车载固定安装模式，标志位设置为1。否则判定当前时刻处于手持非固定安装模式，标志位设置为0。根据手机在固定及非固定安装模式下的判定结果，统计在总判定次数中，标志位1和0的个数，分析在不同阈值情况下，手机安装模式辨识的准确性。

步骤3，根据步骤2选取的辨识阈值设置辨识窗口T，根据辨识窗口T判断手机处于车载固定安装模式还是非固定安装模式。

所述步骤3中根据步骤2选取的辨识阈值设置辨识窗口T的方法：在选取了合适辨识阈值的条件下，根据不同辨识窗口下，安装模式辨识准确性的统计结果选取一个最优的。具体的若连续出现T个标志位1，则判定为处于车载固定安装模式。若连续出现T个标志位0，则判定为处于手持非固定安装模式。否则维持上一时刻的判定标志不变。

辨识窗口的设置，可以提高辨识算法的准确性和防止导航算法在不同模式下的频繁切换。但是随着辨识窗口的增大，辨识算法的准确性虽然会逐步提高，但安装模式切换的时刻点延迟时间也会相应变长，在工程应用中可以根据实际情况，合理地选取辨识窗口。

以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。