本发明属于室内行人定位技术领域，具体涉及一种基于模糊逻辑的行人运动模式判断方法。
背景技术：
随着人们对位置服务的需求逐渐增长，室内定位成为近年来的研究热点。其中，基于惯性传感器的行人航位推算(pdr)方法应用广泛，该方法在解算行人运动信息的基础上，通过零速更新(zupt)及扩展卡尔曼滤波(ekf)对误差进行估计和修正，具有很强的自主性和抗干扰性。然而，由于航向误差不可观测，会随着行走距离的增加不断累积，故需采用如启发式航向漂移消除(hde)等方法对其予以修正。hde基于大多数建筑内部的墙和走廊由直线和直角构成的事实，仅以4-8个主楼向，如0°、90°、180°等作为参考方向，能有效减小行人沿主楼向行走时的航向误差，但对路径为非主楼向的情况，若仍然采用此方法将导致航向被错误修正。为了解决这一问题，在修正航向之前，应先判断行人的运动模式。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种基于模糊逻辑的行人运动模式判断方法，该方法能够判断出行人不同的运动模式，保证在此基础上合理采用hde修正航向，提高定位精度。
实现本发明的技术方案如下：
一种基于模糊逻辑的行人运动模式判断方法，包括如下步骤：
步骤1，根据惯导系统解算出的行人每步的位置信息，以连续几步为计算单位，对其进行直线拟合，以此为基础构造模糊隶属函数，确定行走路径对直线的隶属度；
步骤2，考虑到行人的运动模式不仅与行走路径有关，运动状态也会造成影响，以相邻两步的时间间隔为模糊变量，通过隶属函数表征行人的运动状态，确定运动状态的隶属度；
步骤3，将行走路径对直线的隶属度和运动状态的隶属度作为判断行人运动模式的因素，对其进行模糊综合评判，由评判结果判断运动模式是否正常；
步骤4，若行人运动模式正常，则通过进一步判断行走路径是否沿主楼向，得到行人具体的运动模式。
进一步地，本发明所述步骤1中所述构造模糊隶属函数为：计算各步相对于该直线的距离并取其中的最大值d，以d为模糊变量，构造模糊度隶属函数如式(4)所示，
其中，k1和c1是隶属函数的相关参数，μ1(d)表示行走路径对直线的隶属度。
进一步地，本发明所述步骤2中表征行人的运动状态的隶属函数如式(5)所示：
其中，k2、p及c2是隶属函数的相关参数，μ2(δt)表示运动状态的隶属度。
进一步地，本发明所述步骤3的具体过程为：设定两个隶属度的权重w＝[w1w2]，计算e＝w1μ1(d)+w2μ2(δt)；
若en等于0，则视行人处于异常运动模式下，否则，视行人处于正常运动模式。
有益效果：
(1)本发明弥补了传统hde始终以主楼向为参考信息对航向进行修正的缺陷，通过对行人的运动模式进行判断，针对异常情况禁止采用hde修正航向，从而保证行走轨迹的正确估计。
(2)本发明在考虑行走路径的同时，将行人的运动状态作为判断其运动模式的另一因素，避免仅因为行走路径是直线采用hde而忽略行人在行进过程中出现的静止不动等异常，使得航向不会被意外地错误修正。
附图说明
图1为基于模糊逻辑的行人运动模式判断方法框图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的一种基于模糊逻辑的行人运动模式判断方法，是在采用hde之前，用于判断行人不同的运动模式并为后续的航向修正提供依据，具体步骤包括：
步骤1，首先以连续的几步为计算单位，对惯导系统解算出的当前迈步及前几步的位置进行直线拟合，拟合出的直线为：
y＝a+bx(1)
其中，a，b分别是用线性回归方法得出的直线拟合系数，具体计算过程如下：
其中，w是选取的计算单位步数，k表示行人当前迈步，xi和yi分别是当中由惯导系统解算出的每步的位置信息，而
进一步地，对拟合出的直线求各步相对该直线的距离并取其中的最大值：
d＝max(di)(3)
在得到d的基础上，根据模糊数学理论，以d为模糊变量，可用隶属函数描述行走路径，d越小，路径越可能是直线。对应此描述，用指派法取z形隶属函数：
k1和c1是隶属函数的相关参数，μ1(d)范围在(0,1)之间，表示对于不同d，行走路径为直线的隶属度。
步骤2，为了防止航向由于静止不动等运动异常被错误修正，除行走路径以外，考虑运动状态对判断行人运动模式的影响，将行人相邻两步的时间间隔δt作为衡量其运动状态的特征并作为模糊变量，采用钟形隶属函数进行描述：
其中，k2、p及c2是隶属函数的相关参数，μ2(δt)表示对于不同δt运动状态正常的隶属度，通过μ2(δt)可进一步判断行人的运动状态。
步骤3，结合行人的行走路径与运动状态，通过模糊综合评判对行人运动模式进行判断。给定因素集u＝{u1,u2}，u1指行走路径，u2为运动状态，根据步骤1和步骤2，相应的评判向量为r＝[μ1(d)μ2(δt)]t，综合两种因素对于判断行人运动模式的作用，采用m(.,+)模型进行综合评判，对权重w＝[w1w2]得：
e＝w·m＝w1μ1(d)+w2μ2(δt)(6)
根据综合评判结果，引入使能变量en：
其中，γ表示设定的评判基准。
若en等于0，则视行人处于异常运动模式下，将不采用hde进行后续的航向修正，否则进一步由步骤4判断具体的运动模式。
步骤4，若步骤3中使能变量en置1，表明行人沿直线行走且运动状态正常，则进一步判断行走路径是否沿主楼向得到行人的具体运动模式，判断方法为：
|ψd-ψ|＜thψ(8)
ψd代表主楼向，ψ为惯导系统解算出的当前航向，thψ是设定的阈值。若上式成立，表示ψ在主楼向附近，视行人沿主楼向行走；若上式不成立，则表明行人沿非主楼向行走。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。