一种步行者轨迹推算装置的制作方法

本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种步行者轨迹推算装置。

背景技术：

在导航尤其是搜救应用中，首先需要对人员所在的位置进行定位，而在室内、地下、森林、矿井等环境中，卫星导航信号由于受遮挡而几乎无法使用。目前针对特定场景内的人员定位技术主要有：WiFi指纹定位、ibeacon定位、Zigbee定位等。但上述定位技术需要在场景内预先布设一定数量位置已知的基站。在某些应用中，由于无法预知应用场景而无法布设基站，或者现场由于特殊情况(火灾等)导致基站断电而无法应用。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种步行者轨迹推算装置，用以完全或者至少部分地解决上述问题。

为解决上述问题，本实用新型主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供了一种步行者轨迹推算装置，该装置包括

采集部，用于采集惯性数据与地磁场数据；

传输部，用于将所述采集部采集的惯性数据与地磁场数据传输给处理部；

所述处理部，用于对所述惯性数据与所述地磁场数据进行数据处理与定位运算，得到步行者的轨迹定位结果。

进一步地，该装置还包括：输出部，用于对所述定位结果进行输出。

进一步地，所述传输部还用于，向所述采集部发送采集信号，以触发所述采集部采集惯性数据与地磁场数据。

进一步地，所述采集部进一步包括惯性传感器和地磁传感器；

所述惯性传感器，用于采集所感应到的加速度数据与角速度数据；

所述地磁传感器，用于采集所感应到的地磁数据。

进一步地，所述传输部为一个内置无线传输模块的微控制单元MCU；

所述微控制单元，用于将所述惯性传感器采集的加速度数据与角速度数据，以及所述地磁传感器采集的地磁数据，通过无线传输协议传输给所述处理部。

进一步地，该装置还包括：电源；

所述电源，用于向所述采集部、所述传输部以及所述处理部提供电能。

进一步地，所述处理部进一步包括：

数据预处理器用于，实现对上传的采集惯性数据与地磁场数据进行基础滤波，以滤除干扰与噪声信号；

零速修正辅助扩展卡尔曼滤波器用于，进行初步轨迹推算，通过判定脚部的静止时间，对加速度、角速度和速度进行卡尔曼滤波更新，以减缓定位误差的累积；

地图辅助信息器，用于通过地图信息对人员行走进行限制，对状态量进行更新，并作为状态的间接观测量输入至粒子滤波器；

粒子滤波器，用于结合零速修正辅助扩展卡尔曼滤波器与地图辅助信息器的数据，进行贝叶斯估计，并最终输出步行者的轨迹定位结果。

本实用新型有益效果如下：

本实用新型通过利用装置内部的低成本采集部和传输部将采集数据上传至处理部，并利用处理部进行数据处理与定位运算，最终输出定位结果。由于本实用新型的处理部可采用现有的各种广泛应用的智能终端，因此本装置的硬件成本仅需要采集部和传输部即可，从而达到利用低成本器件实现高精度定位的目的。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种步行者轨迹推算装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的传输部的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。为了清楚和简化目的，当其可能使本实用新型的主题模糊不清时，将省略本文所描述的器件中已知功能和结构的详细具体说明。

本实用新型提供了一种步行者轨迹推算装置，本实用新型通过利用装置内部的低成本采集部和传输部将采集数据上传至处理部，并利用处理部进行数据处理与定位运算，最终输出定位结果。由于本实用新型的处理部可采用现有的各种广泛应用的智能终端，因此本装置的硬件成本仅需要采集部和传输部即可，从而达到利用低成本器件实现高精度定位的目的。以下结合附图以及几个实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不限定本实用新型。

本实用新型实施例提供了一种步行者轨迹推算装置，参见图1，该装置包括：

采集部，用于采集惯性数据与地磁场数据；

传输部，用于将所述采集部采集的惯性数据与地磁场数据传输给处理部；

所述处理部，用于对所述惯性数据与所述地磁场数据进行数据处理与定位运算，得到步行者的轨迹定位结果。

本实用新型通过利用装置内部的低成本采集部和传输部将采集数据上传至处理部，并利用处理部进行数据处理与定位运算，最终输出定位结果。由于本实用新型的处理部可采用现有的各种广泛应用的智能终端，因此本装置的硬件成本仅需要采集部和传输部即可，从而达到利用低成本器件实现高精度定位的目的。

具体实施时，本实用新型所述的装置还包括：输出部，用于对所述轨迹定位结果进行输出。

当然本领域的技术人员也可以直接通过处理部完成对轨迹定位结果进行输出，如，通过处理部的显示屏直接将轨迹定位结果进行显示。

需要说明的是，本实用新型实施例所述的处理部可采用现有的各种广泛应用的智能终端，如手机、电脑等等。

具体实施时，本实用新型实施例所述传输部还用于，向所述采集部发送采集信号，以触发所述采集部采集惯性数据与地磁场数据。

即，本实用新型通过传输部来向采集部发送采集信号，以此触发所述采集部采集惯性数据与地磁场数据。

具体的，如图2所示，本实用新型的传输部采用CC2650芯片，其作用是：通过输出端口向惯性传感器和地磁传感器发送控制信号，使其每1毫秒发出一个采样控制信号，并通过输入口接收传感器数据；同时，通过内部控制逻辑控制芯片的传输部进行数据传输。

具体实施时，本实用新型实施例所述采集部进一步包括惯性传感器和地磁传感器；

所述惯性传感器，用于采集所感应到的加速度数据与角速度数据；

所述地磁传感器，用于采集所感应到的地磁数据。

即，在用户脚部安装低成本传感器，用于采集脚部的加速度与角速度以及地磁场数据。具体实施时，本实用新型实施例所述传输部为一个内置无线传输模块的微控制单元MCU；

所述微控制单元，用于将所述惯性传感器采集的加速度数据与角速度数据，以及所述地磁传感器采集的地磁数据，通过无线传输协议传输给所述处理部。

即，本实用新型通过在传输部微控制单元MCU(既然传输部已经描述为MCU，就不能骄傲内置MCU了)，用于控制装置的整体功能逻辑。

需要说明的是，本领域的技术人员也可以根据实际需要设置其他的功能元器件来采集步行者的加速度数据、角速度数据、地磁数据，并采用其他的处理器对上述数据进行处理。

本实用新型实施例所述的装置还包括：电源；

所述电源，用于向所述采集部、所述传输部以及所述处理部提供电能。

当然，本领域的技术人员也可以通过其他方式向各个功能部件进行供电，如设置采集太阳能等进行供电。

具体实施时，本实用新型所述处理部进一步包括：

数据预处理器用于，实现对上传的采集惯性数据与地磁场数据进行基础滤波，以滤除干扰与噪声信号；

零速修正辅助扩展卡尔曼滤波器用于，进行初步轨迹推算，通过判定脚部的静止时间，对加速度、角速度和速度进行卡尔曼滤波更新，以减缓定位误差的累积；

地图辅助信息器，用于通过地图信息对人员行走进行限制，对状态量进行更新，并作为状态的间接观测量输入至粒子滤波器；

粒子滤波器，用于结合零速修正辅助扩展卡尔曼滤波器与地图辅助信息器的数据，进行贝叶斯估计，并最终输出步行者的轨迹定位结果。

即，本实用新型通过将处理部安装于用户智能终端上，用于实现零速修正辅助的扩展卡尔曼滤波、地图信息辅助以及粒子滤波等算法，以实现对定位精度的修正。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。