一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法及系统与流程

本发明涉及长度测量领域，尤其涉及一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法及系统。

背景技术

在日常生活中，经常需要对路径长度进行测量的情况，比如在家里，如果想测量下房间的长和宽，目前最常见的测量方法时利用卷尺进行测量，但是对于路径较长的情况，利用卷尺进行测量很不方便，市场上有专业的激光测距仪进行路径测量，但是激光测距仪成本高，且不能测量曲线距离。

公开号为cn107883862a一种长度测量设备及长度测量方法，长度测量设备包括控制器、电路板、隔离件以及电极组，电极组和控制器分别设置于电路板，电极组位于电路板与隔离件之间，电极组包括正对设置的第一电极和第二电极，第一电极设置有第一连接点，第二电极设置有第二连接点，第一电极通过第一连接点与控制器电连接，第二电极通过第二连接点与控制器电连接。控制器在有位置指示件靠近电极组时，获取第一电极的第一感应电容值和第二电极的第二感应电容值，并根据预设对应关系、第一感应电容值和第二感应电容值得到位置指示件所在位置与隔离件的端部之间的长度值。通过上述设置以有效保障长度测量设备测量结果的准确性，且结构简单。

cn107843902a一种用于房屋量测的激光测距仪，包括激光测距仪,所述激光测距仪下壁面固定矩形板，所述矩形板下壁面四角处均安装垫板，所述垫板下壁面焊接支柱，每个所述支柱下壁面安装第一圆环，每个所述第一圆环侧壁面焊接摆动杆，每个所述摆动杆一端面固定立柱，左侧位置相对应的一对所述立柱侧壁面开有条形凹槽，每个所述条形凹槽内侧壁面安装滑块，每个所述滑块侧壁面固定支座，所述支座侧壁面开有矩形豁槽，本发明，在激光测距仪使用的时候进行合理的支撑，便于激光测距仪检测数据时不会偏移导致数据错误，提高激光测距仪的使用效果。

上述两种测量长度的方案测量过程复杂，成本高昂，且不方便测量不规则的曲线路径。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法及系统，解决不规则路径的长度测量问题，且无需专门的测量工具，测量结果准确，成本低廉。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法，包括步骤：

在待测路径上移动测量终端，通过所述测量终端上安装的惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

优选的，所述在待测路径上移动测量终端之前还包括步骤：

判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态。

优选的，还包括步骤：

每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号。

优选的，还包括步骤：

对所述加速度和角速度数据进行滤波处理。

优选的，所述对所述加速度和角速度数据进行滤波处理具体为：

通过二阶低通滤波器对所述加速度及角速度数据进行滤波处理。

相应的，还提供一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统，包括：

采集模块，用于在待测路径上移动测量终端时，通过所述测量终端上安装的惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

获取模块，用于对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

优选的，还包括：

判断提示模块，用于判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态，在所述测量终端进入移动状态时，每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号。

优选的，还包括：

滤波模块，用于对所述加速度和角速度数据进行滤波处理。

优选的，所述滤波模块包括：

二阶低通滤波器，通过所述二阶低通滤波器对所述加速度及角速度数据进行滤波处理。

与现有技术相比，本发明通过惯性测量单元传感器进行路径长度的测量，可以解决不规则路径的长度测量问题，且无需专门的测量工具，测量结果准确，仅通过在测量过程中利用对测量终端imu惯性测量单元的静止状态修正测量过程中出现的误差，成本更加低廉。

附图说明

图1为实施例一提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法流程图；

图2为实施例一提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统结构图；

图3为实施例二提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法流程图；

图4为实施例二提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统结构图；

图5为实施例三提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法流程图；

图6为实施例三提供的一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统结构图；

图7为实施例二测量房间墙壁长度的示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本实施例提供了一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法，如图1所示，包括步骤：

s101、在待测路径上移动测量终端，通过所述测量终端上安装的惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

s102、对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

为解决日常生活中需要对路径长度进行测量的情况，比如在家里，如果想测量下房间的长和宽，目前最常见的测量方法时利用卷尺进行测量，但是对于路径较长的情况，利用卷尺进行测量很不方便，市场上有专业的激光测距仪进行路径测量，但是激光测距仪成本高，且不能测量曲线距离，本实施例通过智能终端上的imu(inertialmeasurementunit)，即惯性测量单元，测量路径的长度，测量结果准确，操作简单，成本低，且可以满足用户对不规则的曲线路径进行测量。

惯性测量单元，是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。一般的，一个惯性测量单元包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态，通过对角速度和加速度积分可以获得路径长度的距离。

本实施例提供进行路径长度的测量终端，其中，所述测量终端安装惯性测量单元传感器，测量终端可以是智能手机也可以是其它的可穿戴智能设备，目前几乎所有智能手机都安装有惯性测量单元。不管是苹果手机还是android都提供了读取手机惯性测量单元数据的api，所以app中可以很方便的使用手机自带的惯性测量单元惯性测量单元是一个很小的传感器，可以感知自己的加速度和角速度。测量终端为下载了测量长度的app，打开app，将手机放在要测量的路径上准备测量。

步骤s101用户发出的测量信号后沿着要测量的路径移动手机，为了避免测量时间过长导致的误差变大，可以快速移动手机。其中，路径可以是平面上的一段线段(桌子边缘长度)，也可以是沿着一个曲面上的轨迹(圆柱周长)，也可以是空间中一条虚拟的路径，利用惯性测量单元进行长度测量可以解决现有技术难以测量不规则的曲线路径的问题。

步骤s102通过对惯性测量单元获取移动路径产生的加速度和角速度数据进行积分，即可以获得较为准确路径长度。

相应的，本实施例还提供一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统，如图2所示，包括：

采集模块101，用于在待测路径上移动测量终端，通过所述惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

获取模块102，用于对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

本实施例通过惯性测量单元传感器进行路径长度的测量，解决不规则路径的长度测量问题，且无需专门的测量工具，测量结果准确，成本低廉。

实施例二

本实施例提供了一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法，与实施例一不同的是，为解决利用惯性测量单元进行路径测量的过程中产生噪音造成测量结果的误差问题，本实施例增加了步骤s202及步骤s203，如图3所示，包括步骤：

s201、判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态；

s202、在待测路径上移动测量终端；

s203、每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号，通过所述移动测量终端上安装的惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

s204、对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

理论上，对加速度和角速度积分后就能得到移动距离。但实际中，因为消费级的惯性测量单元有很大的噪音。所以长时间(超过1s)积分后，计算的距离会有很大的误差。所以我们需要结合其他信息来矫正惯性测量单元的误差。在本实施例中，通过利用测量终端的静止状态来修正误差。

其测量步骤为打开app，将测量终端放在要测量的路径的一端并静止第一预设时间段，例如不低于1s的时间。

沿着要测量的路径移动手机，快速移动手机。路径可以是平面上的一段线段(桌子边缘长度)，也可以是沿着一个曲面上的轨迹(圆柱周长)，也可以是空间中一条虚拟的路径。

移动持续5秒以内，每隔一段距离需要将手机再次静止。优选的，可以找到一个支撑的平面以确保手机的完全禁止。算法会自动检测禁止状态，然后利用零速度的信息来修正之前的移动轨迹的长度。

例如，测量房间墙壁长度，7所示，把手机放在a点，点击开始测量按钮并保持静止1秒，顺着墙壁移动手机到b点，停止1秒，继续移动手机到c点，停止1秒，最后移动到d点，此时app上会显示长度3.1m。表示此面墙长度3.1米。

相应的，本实施例还提供一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统，如图4所示，包括：

采集模块201，用于在待测路径上移动测量终端，通过所述惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

获取模块202，用于对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度；

判断提示模块203，用于判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态，在所述测量终端进入移动状态时，每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号。

与实施例一不同的是，本实施例还包括判断提示模块203。

本实施例通过测量终端的静止状态，消除路径测量的过程中产生噪音，利用静止时的零速度信息修正惯性测量单元进行长度测量的移动轨迹过程中产生的误差，使测量结果更准确。

实施例三

本实施例提供了一种基于惯性测量单元的路径长度测量方法，与实施例二不同的是，为进一步消除惯性测量单元采集的加速度计角速度的噪声及其它信号的干扰，本实施例增加步骤s05，如图5所示，包括步骤：

s301、判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态；

s302、在待测路径上移动测量终端；

s303、每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号，通过所述惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

s304、对所述加速度和角速度数据进行滤波处理；

s305、对所述进行滤波后的加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度。

通过对采集到信号做滤波处理，滤除部分噪声信号、测量终端摇晃等干扰信号，滤波后再对惯性测量单元采集的加速度和角速度数据进行积分处理，可以进一步消除其它干扰信号引入的误差，测量结果更加准确。

优选的，对所述加速度和角速度数据进行滤波处理具体为：

通过二阶低通滤波器对所述加速度及角速度数据进行滤波处理。

相应的，本实施例还提供一种基于惯性测量单元的路径长度测量系统，如图6所示，包括：

采集模块301，用于在待测路径上移动测量终端，通过所述惯性测量单元传感器采集移动过程中的加速度及角速度数据；

获取模块302，用于对所述加速度及角速度数据积分获取待测路径的路径长度；

判断提示模块303，用于判断是否接收路径长度的测量信号，若是，则发出保持静止第一预设时间段的提示信号并进入倒计时状态，在所述测量终端进入移动状态时，每移动第二预设时间段的距离提示用户进入第一预设时间段的静止状态直到接收到停止测量信号；

滤波模块304，用于对所述加速度和角速度数据进行滤波处理。

与实施例二相比，本实施例还包括滤波模块304。

优选的，还包括：

二阶低通滤波器，用于通过二阶低通滤波器对所述加速度及角速度数据进行滤波处理。

本实施例通过对惯性测量单元采集的加速度及角速度数据进行滤波处理，可以有效消除噪音及其它干扰信息，进一步减小测量误差。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。