零速修正方法、步态测量方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及惯性测量领域，特别涉及一种零速修正方法、步态测量方法和装置。
【背景技术】
[0002]在测量处于运动状态的目标的运动轨迹时，经常会使用到惯性测量。惯性测量的过程可以包括:将陀螺以及加速度计安装于被测目标上，以获取被测目标在运动过程中的运动参数，如陀螺测量得到的角速度以及加速度计测量得到的加速度，从而根据速度公式以及距离公式等计算该被测目标的运动轨迹。如，在车辆上安装陀螺以及加速度计，以获取车辆的行驶轨迹；或，在鞋子上安装陀螺以及加速度计，以获取人走路时的步态等等。
[0003]对于一些小型被测目标如鞋子来说，由于被测目标尺寸的限制，在测量过程中该被测目标所运载的陀螺以及加速度计的体积也必须适应被测目标尺寸，也即在对于小型被测目标的惯性测量中，需要采用微型陀螺和微型加速度计。然而，由于微型陀螺的制造工艺水平限制，导致它比其他种类陀螺的零位误差、噪声以及漂移都要大，从而使得测量误差较大，测量精度不高。
[0004]为此，申请日为2008年6月13日、申请号为200810064720.9的中国专利《微型捷联惯性测量系统的零速修正方法》提供了下述方法:让被测目标每结束一个运动周期发生一次停车(即静止)，当停车到达一定时长时，开始下一个运动周期；利用被测目标所固定连接的微型陀螺和微型加速度计，按照预设的采样周期获取被测目标的运动参数，根据每个采样周期的运动参数计算被测目标在每个采样周期的速度测量值；由于在停车时该被测目标的实际速度值为零，则被测目标在上一个运动周期最后一个采样周期的速度测量值即为上一个运动周期内的速度测量误差，获取至少三个运动周期的速度测量误差；利用曲线拟合技术得到该至少三个运动周期的速度测量误差曲线；根据该速度测量误差曲线，得到被测目标的位置修正值，利用位置修正值对测量过程中得到的运动轨迹进行修正，得到修正后的运动轨迹。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题:
[0006]通过曲线拟合技术进行的零速修正方法，在获取速度测量误差曲线时，仅考虑到了速度测量误差，并没有考虑目标在姿态上的误差。实际上，在一个运动周期内，目标运动情况复杂，由于姿态测量误差导致的速度测量误差的变化并不是线性变化的，因此只通过停车时的速度测量误差进行拟合，不能得到运动过程中准确的速度测量误差。而且，如果运动周期的时长较长，则拟合的曲线误差将更大，导致在进行测量时的准确度较低，测量所得到的运动轨迹与实际运动轨迹差异较大。
【发明内容】
[0007]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种零速修正方法、步态测量方法和装置。所述技术方案如下:
[0008]一方面，提供了一种零速修正方法，所述方法包括:
[0009]根据采集到的被测目标在前一个运动周期内多个采样周期的运动参数，计算被测目标在前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值和姿态测量值；
[0010]根据所述被测目标在所述前一个运动周期的停车时刻的姿态对准值和所述被测目标在前一个运动周期内多个采样周期最后一个采样周期的姿态测量值，获取所述被测目标在所述前一个运动周期的姿态测量误差；
[0011]根据所述被测目标在所述前一个运动周期的姿态测量误差，对所述被测目标在所述前一个运动周期内多个采样周期的姿态测量值进行修正，使得基于修正后的姿态测量值进行计算得到的最后一个采样周期的速度测量值最小；
[0012]基于修正后的姿态测量值，对所述被测目标在所述前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值进行修正。
[0013]另一方面，提供了一种零速修正装置，所述装置包括:
[0014]测量值计算模块，用于根据采集到的被测目标在前一个运动周期内多个采样周期的运动参数，计算被测目标在前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值和姿态测量值；
[0015]姿态测量误差获取模块，用于根据所述被测目标在所述前一个运动周期的停车时刻的姿态对准值和所述被测目标在前一个运动周期内多个采样周期最后一个采样周期的姿态测量值，获取所述被测目标在所述前一个运动周期的姿态测量误差；
[0016]姿态修正模块，用于根据所述被测目标在所述前一个运动周期的姿态测量误差，对所述被测目标在所述前一个运动周期内多个采样周期的姿态测量值进行修正，使得基于修正后的姿态测量值进行计算得到的最后一个采样周期的速度测量值最小；
[0017]位置修正模块，用于基于修正后的姿态测量值，对所述被测目标在所述前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值进行修正。
[0018]又一方面，提供了一种步态测量方法，包括:
[0019]采集人脚在各个运动周期内多个采样周期的运动参数；
[0020]对于每一个运动周期，
[0021]根据采集到的人脚在前一个运动周期内多个采样周期的运动参数，计算人脚在前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值和姿态测量值；
[0022]根据所述人脚在所述前一个运动周期的停车时刻的姿态对准值和所述人脚在前一个运动周期内多个采样周期最后一个采样周期的姿态测量值，获取所述人脚在所述前一个运动周期的姿态测量误差；
[0023]根据所述人脚在所述前一个运动周期的姿态测量误差，对所述人脚在所述前一个运动周期内多个采样周期的姿态测量值进行修正，使得基于修正后的姿态测量值进行计算得到的最后一个采样周期的速度测量值最小；
[0024]基于修正后的姿态测量值，对所述人脚在所述前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值进行修正。
[0025]再一方面，提供了一种步态测量装置，包括:
[0026]采集模块，用于采集人脚在各个运动周期内多个采样周期的运动参数；
[0027]修正模块，用于对于每一个运动周期，根据采集到的人脚在前一个运动周期内多个采样周期的运动参数，计算人脚在前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值和姿态测量值；根据所述人脚在所述前一个运动周期的停车时刻的姿态对准值和所述人脚在前一个运动周期内多个采样周期最后一个采样周期的姿态测量值，获取所述人脚在所述前一个运动周期的姿态测量误差；根据所述人脚在所述前一个运动周期的姿态测量误差，对所述人脚在所述前一个运动周期内多个采样周期的姿态测量值进行修正，使得基于修正后的姿态测量值进行计算得到的最后一个采样周期的速度测量值最小；基于修正后的姿态测量值，对所述人脚在所述前一个运动周期内多个采样周期的位置测量值进行修正。
[0028]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0029]通过在每次被测目标停车时刻时获取的被测目标姿态对准值和前一个运动周期最后一个采样周期所确定的姿态测量值，获取该运动周期整个过程内的姿态测量误差；以最后一个采样周期的速度测量值作为观察的基准，以运动周期内的姿态测量误差作为修正量，把姿态测量误差分成小份，对前一次运动周期内每个采样周期内的被测目标姿态进行持续修正，并基于修正后的姿态测量值计算修正后的速度测量值，通过不断调整姿态测量误差的划分方式，观察每一次修正后速度测量值的变化，最后取速度测量值最小的修正方案作为前一运动周期的最优修正方案，以获取最接近实际运动的轨迹。且，通过对每一个运动周期分别进行计算，可以在每一次运动周期内，对微型陀螺的姿态相关的测量误差进行良好的修正，从而获取被测目标准确的连续姿态和位置，可以对姿态进行细致的微调，可以达到较好的姿态测量误差修正效果。另外，上述过程借助于惯性测量本身的运动参数，在不增加测量成本的条件下，提升了测量精度。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是人脚在一个运动周期内的姿态示意图；
[0032]图2是本发明实施例提供的一种零速修正方法的流程图；
[0033]图3是本发明实施例提供的一种零速修正方法的流程图；
[0034]图4是本发明实施例提供的一种零速修正装置结构示意图；
[0035]图5是本发明实施例提供的一种步态测量方法的流程图；
[0036]图6是本发明实施例提供的一种步态测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0038]为了便于说明本发明实施例中所涉及到的姿态测量值，在此对目标姿态进行下述解释:该目标姿态是指目标在地球坐标系内X、Y和Z轴上的角度，可以记做(a，β，Y )。如，以图1中的人脚在