一种基于步态的定位方法和装置的制造方法_4

文档序号:9371839阅读:来源:国知局
定的系数。
[0124]在上述具体例子中,采用了所述便携设备y轴方向上的加速度值作为参数,在其他实施方式中,也可以引入其他参数,例如,采用所述便携设备在Z轴方向上的加速度的最大最小值,或者采用对三轴方向的加速度值进行矢量求和后得到的总加速度的最大最小值等,上述具体例子中采用的是线性函数,在其他实施方式中,也可以采用其他更为复杂的非线性函数。关于计算步伐大小的线性函数如何选取,不是本申请的核心,本申请不作具体的限定。
[0125]2)用线性回归的方法计算出所述线性函数的系数。
[0126]所谓线性回归方法,是指利用数理统计中的回归分析,来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法,具体到本申请的技术方案中,就是采用回归分析方法,通过确定a:、a2这两个系数的值,确定步伐大小与y轴加速度之间的相互依赖关系。
[0127]在所述便携设备携带者的行进过程中,先选择一个时间段(例如:所述便携设备携带者行进了 100步或者I分钟,或者跨越了 100个不同主定位点等),在这一段时间内进行数据的收集,包括:所述便携设备携带者在每两个主定位点之间行进的距离(根据两个主定位点的坐标计算得到)、在每两个定位点之间行进的步数,从而计算出所述携带者在每两个定位点之间的步伐大小的平均值(步伐大小=距离/步数),同时还要记录所述携带者在两个定位点之间行进时加速度传感器输出的y轴加速度的最大值(和最小值),因为每一步的加速度最大值(最小值)可能不同,可以记录其中最大的一个值(最小的一个值),也可以记录在该时间段内所有加速度最大值的平均值(加速度最小值的平均值)。在一段时间内不间断地进行上述数据的收集和计算工作,那么就会得到多组数据,其中每组数据都包括了步伐大小值、y轴加速度的最大值和最小值,使用这些数据,采用线性回归的方法,就可以得到计算步伐大小的线性函数中的%和a2系数的具体值。由于线性回归方法已经是很成熟的方法了,在此不再对该求解过程作详细的描述。
[0128]3)使用得到的线性函数计算步伐大小值。
[0129]经过上述两个阶段,已经得到了计算步伐大小的一个具体的线性函数。接下来,就可以根据该线性函数计算所述便携设备携带者的每一步的步伐大小值了。由于采用了阶段2)中的数据收集过程,并根据收集到的数据通过线性回归方法得出了步伐大小的计算函数,因此使用该函数计算出来的步伐大小值能够比较真实地反映出所述便携设备携带者的个体差异,从而使得采用该步伐大小值计算得到的第二位置信息更为准确。
[0130]由于所述便携设备携带者在不同的时间段其步伐大小也可能会发生变化,为了尽量优化本申请技术方案的实施效果,上述阶段2)不能仅仅在初始阶段执行一次,而应该在后续的运行过程中多次动态地执行(例如,可以定期执行,或者在检测到加速度数据的变化规律发生比较大的改变时执行),从而尽可能保证在本申请技术方案中使用的步伐大小值与所述便携设备携带者的真实的步伐大小基本保持一致,从而优化连续定位结果。
[0131 ] 采用上述线形回归方法可以对步伐大小值进行相对准确的动态调整,此外,还可以采用另外一种相对简便易行的动态调整方法:根据在先的两个或多个主定位点之间的距离及在所述在先的两个或多个主定位点之间检测到的所述便携设备携带者的步伐状态确定所述便携设备携带者的步伐均值,并使用所述步伐均值进行后续的计算。例如:计算在先的两个主定位点A与B之间的距离与在这两个主定位点之间检测到的所述便携设备携带者的步伐数的比值,即得到所述便携设备携带者在所述主定位点A、B之间的步伐均值,在后续的主定位点B、C之间就可以使用上述步伐均值继续计算本申请所述的便携设备的第二位置。
[0132]在上面的描述中,提供了采用了线性回归方法以及根据在先的两个或者多个主定位点之间的步伐均值对所述步伐大小值进行动态调整的两种实施方式,在其他实施方式中,也可以采用其他的动态调整方法,例如:用于数值型数据的机器学习方法——岭回归,树回归等方法,不管采用何种方法进行步伐大小值的动态调整,都不偏离本申请的核心,都在本申请的保护范围之内。
[0133]本申请提供的技术方案,初始时使用主定位方法提供的位置信息作为第一位置信息,由于主定位方法提供位置信息的间隔通常比较长,可以在两次主定位位置点之间采用本申请的方法进行辅助定位,第一次在主定位点位置的基础上进行向量累加,并将计算得到的第二位置作为第一位置,随后就在该第一位置的基础上进行向量累加,每累加一次所述第一位置就会相应更新一次,该过程反复执行,随着所述便携设备携带者的行进,本方法连续计算出最新的位置点(即:第二位置),这个向量累加过程可以认为是对定位信息进行积分修正的过程,直到主定位方法提供了新的主定位点,然后再以新的主定位点作为第一位置重复上述过程,从而实现了连续、实时定位的功能。
[0134]考虑到在具体实施的过程中,通过主定位方法获得的位置信息可能存在不可避免的跳动现象,以基于位置指纹的蓝牙定位方法为例,由于所述便携设备获取的当前位置点的蓝牙信号强度本身可能就存在偏差,再加上环境变化等因素的影响,那么依据该信号强度从蓝牙定位方法的服务端获取的定位信息可能就与真实的位置存在比较大的差别,这种情况就是所述的跳动现象。如果基于发生跳动的主定位点进行后续的积分修正过程,那么后续计算出的位置信息自然也就是不准确的。
[0135]为了尽可能避免出现上述问题,获取更优的实施效果,本申请的技术方案还提供了根据计算得出的最新位置对主定位方法提供的主定位位置进行过滤的功能,从而实现了主定位方法与本申请提供的辅助定位方法之间的相互校正。
[0136]首先,获取通过计算得到的便携设备的第二位置与所述主定位方法提供的主定位位置之间的距离。当获取了主定位方法提供的主定位位置信息后,将该主定位位置映射到便携设备所在区域坐标系中的一个点(为了便于描述称为待筛选主定位点),然后根据待筛选定位点的坐标和通过计算得到的第二位置点的坐标,利用平面直角坐标系中的计算两点间距离的公式,就可以计算出上述两个位置之间的距离。
[0137]然后,判断所述距离是否大于过滤阈值,所述过滤阈值是预先设定的经验值,例如在本申请的一个具体例子中,所述过滤阈值为5米。如果所述距离大于过滤阈值,说明待筛选主定位点与计算得到的第二位置点相差过大,已经超出了可以接受的偏差范围,这种情况下,可以判定通过主定位方法获取的主定位位置发生了跳动,因此应该剔除所述主定位方法提供的主定位信息,即:不使用该信息作为所述便携设备在第一位置的位置信息;如果所述距离小于过滤阈值,则说明待筛选主定位点与通过计算得到的第二位置点比较接近,因此,保留所述主定位方法提供的主定位位置信息,并将该信息作为所述便携设备的在第一位置的位置信息,并基于该位置信息进行后续的积分修正过程。
[0138]本申请提供的基于步态的定位方法,在采用主定位方法获取主定位点的基础上引入了步态信息,即:在获取便携设备在第一位置的位置信息的基础上,利用便携设备内置的加速度传感器和磁力传感器的输出,获取所述便携设备携带者的步伐状态和行进方向,并根据上述步伐状态、行进方向、以及步伐大小值,实时计算所述便携设备的第二位置,从而实现了定位点的连续更新。
[0139]在上述的实施例中,提供了一种基于步态的定位方法,与之相对应的,本申请还提供一种基于步态的定位装置。
[0140]请参看图5,其为本申请提供的一种基于步态的定位装置的实施例示意图。由于装置实施例基本相似于方法实施例,所以描述得比较简单,相关的部分请参见方法实施例的对应说明即可。下述描述的装置实施例仅仅是示意性的。
[0141]本实施例的一种基于步态的定位装置,包括:第一位置获取单元501,用于获取便携设备在第一位置的位置信息;步伐状态获取单元502,用于获取所述便携设备携带者的步伐状态;行进方向获取单元503,用于获取所述便携设备携带者的行进方向;第二位置计算单元504,用于根据所述步伐状态、所述行进方向、和所述便携设备携带者的步伐大小值以及所述第一位置的位置信息,计算所述便携设备的第二位置。
[0142]可选的,所述第一位置获取单元包括:
[0143]判断子单元,用于判断主定位方法是否提供了所述便携设备的主定位位置信息;
[0144]主定位指定子单元,用于当所述判断子单元的输出为“是”时,使用所述主定位位置信息作为所述便携设备在第一位置的位置信息;
[0145]辅助定位指定子单元,用于当所述判断子单元的输出为“否”时,使用上一次计算得到的所述便携设备的第二位置的位置信息作为所述便携设备在第一位置的位置信息。
[0146]可选的,所述步伐状态获取单元具体用于,根据所述便携设备内的加速度传感器的输出确定所述便携设备携带者的步伐状态,所述步伐状态包括所述便携设备携带者的步伐数。
[0147]可选的,所述步伐状态获取单元具体用于,根据所述便携设备运动时加速度传感器输出的加速度数据的变化规律确定所述便携设备携带者的步伐状态。
[0148]可选的,所述步伐状态获取单元包括:
[0149]数据记录子单元,用于按照设定的频率记录所述便携设备内的加速度传感器的输出的加速度变化;所述加速度变化表现为波形图;
[0150]区间限定子单元,用于在每相邻两个加速度波峰之间限定一时间区间;
[0151]数据抽取子单元,用于抽取所述时间区间内的加速度数据的最大值、最小值;
[0152]步伐检测子单元,用于当所述时间区间内的加速度数据的最大值与最小值的差值大于设定的步伐特征检测参数时,确定该时间区间内所述便携设备携带者完成一次步伐;
[0153]步伐数检测子单元,用于根据所述便携设备携带者完成了一次步伐的时间区间数确定所述便携设备携带者的步伐数。
[0154]可选的,所述行进方向获取单元具体用于,根据所述便携设备内的加速度传感器和磁力传感器的输出,推测所述便携设备携带者的行进方向。
[0155]可选的,所述行进方向获取单元包括:
[0156]旋转矩阵计算子单元,用于根据所述便携设备内的加速度传感器和磁力传感器输出的数据,计算所述便携设备的旋转矩阵;
[0157]设备姿态计算子单元,用于根据所述便携设备的旋转矩阵计算表征所述便携设备方位信息的设备姿态信息;
[0158]行进方向推测子单元,用于根据所述便携设备的设备姿态信息推测所述便携设备携带者的行进方向。
[0159]可选的,所述第二位置计算单元包括:
[0160]行进距离计算子单元,用于根据所述步伐状态和所述步伐大小值,计算所述便携设备携带者的行进距离;
[0161]第二位置获取子单元,用于在所述第一位置的基础上,以所述行进方向为方向,以所述行进距离为长度进行向量累加,得到所述便携设备的第二位置。
[0162]可选的,
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