惯性装置、方法和程序的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本公开的一方面设及惯性装置、方法和程序。
【背景技术】
[0002] 在不能使用全球定位系统(GP巧测量位置的诸如建筑物或者地下的地点处,在包 括加速度传感器和磁场传感器的惯性装置上使用行人航位推算(PDR)技术W便于估计行 人的位置。
[0003] 利用惯性导航技术的传统方法使用用于步行运动的估计模型估计用于每个步伐 的步幅的长度和行进方向,并计算现在和过去的步行流(专利文件1和2)。
[0004] 进行惯性导航技术的传统的惯性装置需要附着到步行用户的身体或者需要在用 户采用惯性装置之后校准,使得惯性装置W精确的方式估计步幅的长度(专利文件3到6)。
[0005] 但是,在专利文件1和2中描述的传统的技术校正用于步行用户的每个步伐的行 进距离和方向W估计地点。因此,基于用户的运动(诸如步行)而估计地点的分辨率能力 限于"单个步伐"的单元,并且难WW更高的分辨率能力估计。
[0006] 在专利文件3到6中所述的传统的技术中,用户必须将装置附着到他的腰部并且 保持他的姿态;或者在持有所述装置之后校准所述装置而不保持他的姿态。因此,传统的惯 性装置对用户来说是不方便的。
[0007] 如上所述,利用传统的惯性导航技术的惯性装置具有在步行运动中估计用户地点 的低的分辨率能力(即,低的准确性),并且对用户来说是不方便的。
[0008] 本发明的实施例旨在提供改善用户地点的估计的准确性并减少用户的不便的惯 性装置、方法和程序。
【发明内容】
[0009] 在一个方面中,本公开提供大体上消除由现有技术的限制和缺点引起的一个或多 个问题的惯性装置、方法和程序。
[0010] 在本公开的一方面中,提供惯性装置,所述惯性装置包括,惯性传感器单元,配置 为产生表示持有所述惯性装置的目标的运动的输出;存储单元,配置为存储分别与由所述 惯性传感器单元产生的不同的输出相关联的因素;产生单元,配置为通过使用对应于由所 述惯性传感器单元产生的输出的因素的一个产生表示在预先确定的时段中所述惯性装置 的速度的变化的波形;组合单元,配置为将所述波形与已经由所述产生单元产生的一个或 多个之前的波形组合;W及估计单元,配置为使用从所述组合的波形获得的速度估计惯性 装置当前所处于的位置。
[0011] 根据本发明的另一实施例,提供方法,所述方法包括,使用惯性传感器产生表示持 有惯性装置的目标的运动的输出;通过使用对应于所述输出的因素的一个产生表示在预先 确定的时段中的惯性装置的速度的变化的波形,所述因素与将由所述惯性传感器产生的不 同的输出相关联;将所述波形与在所述波形的产生步骤中已经产生的一个或多个之前的波 形组合;并且使用从所述组合的波形获得的速度估计所述惯性时段当前所处于的位置。
[0012] 根据本发明的另一实施例,提供程序,W使得惯性装置进行方法,所述方法包括, 使用惯性传感器产生表示持有所述惯性装置的目标的运动的输出;通过使用对应于所述输 出的因素的一个产生表示在预先确定的时段中的惯性装置的速度的变化的波形,所述因素 与将由所述惯性传感器产生的不同的输出相关联;将所述波形与在所述波形的产生步骤中 已经产生的一个或多个之前的波形组合;并且使用从所述组合的波形获得的速度估计所述 惯性时段当前所处于的位置。
【附图说明】
[0013] 图1是示出根据本发明的实施例的惯性装置的概览的示意图。
[0014] 图2是示出用于根据本发明的实施例的惯性装置的配置的概览的示意图。
[0015] 图3是用于根据本发明的实施例的惯性装置的功能性配置的框图。
[0016] 图4是示出计算姿态的手续的概览的示意图。
[0017] 图5是示出在时间更新手续处计算姿态(滚动、倾斜和偏航角度)的操作的示意 图。
[0018] 图6是示出在时间更新手续处计算姿态(滚动、倾斜和偏航角度)的操作的示意 图。
[0019] 图7是示出在时间更新手续处计算姿态(滚动、倾斜和偏航角度)的操作的示意 图。
[0020] 图8是示出在第一测量更新手续处计算姿态的操作(滚动和倾斜角度)的示意 图。
[0021] 图9是示出在第二测量更新手续处计算姿态的操作(偏航角度)的示意图。
[0022] 图10是示出检测峰值的手续的示意图。
[0023] 图11是示出计算移动速度特征的水平分量的手续的示意图。
[0024] 图12是示出计算移动速度特征的水平分量的手续的示意图。
[00巧]图13是示出判定手续的示意图。
[0026] 图14是示出判定在水平方向中移动速度的变化的手续的示意图。
[0027] 图15是示出估计行进方向的手续的示意图。
[0028] 图16是示出使用TRIAD算法计算姿态的手续的示意图。
[0029] 图17是用于根据本发明的实施例的惯性装置的功能性配置的框图.
[0030] 图18是用于根据本发明的实施例的惯性装置的速度估计单元的功能性配置的框 图。
[0031] 图19是存储在根据本发明的实施例的惯性装置中管理的参数数据库中表的示 例。
[0032] 图20是示出由根据本发明的实施例的惯性装置产生的速度波形的示意图。
[0033] 图21是示出的由根据本发明的实施例的惯性装置组合的速度波形示意图。
[0034] 图22是用于根据本发明的实施例的惯性装置的绝对位置数据输入单元的、绝对 位置估计单元W及地图匹配单元的功能性配置的框图。
[0035] 图23是示出无线电场强度的信噪比W及接收无线电信号的间隔之间的关系的示 意图。
[0036] 图24是示出了在时间更新手续中的当前位置的计算的示意图。
[0037] 图25是示出了在时间更新手续中的当前位置的计算的示意图。
[0038] 图26是示出了在时间更新手续中的当前位置的计算的示意图。
[0039] 图27是示出了在时间更新手续中的当前位置的计算的示意图。
[0040] 图28是示出扩展卡尔曼过滤器(现有技术)的等式的示意图。
[0041] 图29是示出在时间更新手续(现有技术)中使用的变量的示意图。
[0042] 图30是示出在测量更新手续(现有技术)中所使用的变量的示意图。
[0043] 图31是示出在垂直方向中的步行的运动特性的示意图。
[0044] 图32是示出在水平方向中的步行的运动特性的示意图。
[0045] 图33是示出步行运动的估计速度的结果的示意图。
[0046] 图34是示出步行运动的估计位置的结果的示意图。
[0047] 图35是示出步行运动的估计位置的结果的示意图。
[0048] 图36是示出使用绝对位置数据校正估计的结果的结果的示意图。
[0049] 图37是示出用于步行运动的测量误差的估计的值的变化的示意图。
【具体实施方式】
[0050] 在该里将参考示意性实施例描述本发明。本领域技术人员将承认可W使用本发明 的教导实现许多8可替换的实施例,并且本发明不限于为了解释的目的而描述的实施例。
[0051] 应注意的是,在附图的注释中,相同的部件被给定相同的参考标号,并且注释不被 重复。
[OOW]1.概哈
[0053] 图1是示出根据本发明的实施例的惯性装置的概览的示意图。图1示出了与惯性 装置1步行的用户。在本说明书中,用户步行的方向被表示为X-轴,垂直于X-轴的并且与 地面平行的方向被表示为y-轴,并且垂直于X-轴和y-轴两者的方向被表示为Z-轴。
[0054] 惯性装置1是便携式的并且可W由用户携带(例如,蜂窝电话、智能电话、个人数 字助理或者笔记本PC)。惯性装置1具有惯性传感器(例如,加速度传感器、角速度传感器、 磁场传感器等),所述惯性传感器被实现在普通的智能电话中。惯性装置1可W检测加速度 和角速度W及惯性装置1的方向的变化。
[0055] 根据本发明的实施例的惯性装置1可W获得所需要的包括在=个轴上的加速度 (3轴加速度)、在=个轴上的角速度(3轴角速度)W及在=个轴上的磁场的强度(3轴磁 场强度)的传感器数据。坐标系统取决于装置或传感器类型,所述坐标系统可W被称为"装 置坐标系统"。因此,在装置坐标系统中获得的测量的值被转换为绝对坐标系统。
[0056] 惯性装置1在绝对坐标系统中可W获得转换的加速度(矢量)。特别地,惯性装 置1可W从传感器数据通过转换坐标系统W及从转换的传感器数据移除重力,获得加速度 (转换的3轴加速度)的垂直分量和水平分量。惯性装置1可W使用指示在按需要所获得 并存储的转换的3轴加速度的垂直方向中的转换的加速度的变化的波形,识别当在中屯、点 脚落地之后目标的一只脚超过另一只脚的时间。由于时间指示当下转向点(下峰值)示出 在波形中的时间,所述时间被称为"峰值时间"或者"峰值位置"。
[0057] 接下来,惯性装置1可W在峰值位置附近的预先确定的时段中积分转换的加速度 的水平分量。该里,计算的值被称为"转换的速度矢量的水平分量"。惯性装置1可W通过 使用转换的速度矢量的计算的水平分量;目标的移动动作的周期;W及转换的加速度的垂 直分量的峰值或者峰值幅度(在垂直方向中的峰值加速度的值)判定获得的数据是否指示 目标的实际步行运动(或,行进动作)。该里,目标的移动动作的周期被称为"移动周期"。 移动周期的示例是人类的步行周期。此外,目标的实际步行运动或者行进动作被简单地表 示为"步行运动"(然而包括除了 "步行"W外的任何动作)。
[005引接下来,当惯性装置1判定数据源自于实际步行运动时,惯性装置1可W在当数据 被获得的时间附近组合转换的速度矢量的水平分量,并且惯性装置1可W按需要计算指示 用户迈出一步的行进方向矢量。其后,惯性装置1可W估计由上一行进方向矢量和之前的 方向矢量的组合指示的行进方向。
[0059] W此方法,由于惯性装置1可W估计行进方向而不需要傅里叶变换(FT)或主分量 分析,由于用于目标的步行运动的加速度信号的低频率,惯性装置1不需要进行高速率传 感器采样。此外,由于惯性装置1对多个步行步伐不需要进行FT,所W改善了每步的估计的 行进方向的准确性W及估计的响应。该使减少成本并且缩小装置成为可能。
[0060] 此外,由于不限制用户持有惯性装置的方式,可W改善可用性。当惯性装置为用户 提供导航的功能时该优点是特别有益的。
[0061] 惯性装置1可W实现为除了上述装置之外的诸如音乐播放器、健康监控器、手表 等的装置。此外,惯性装置1可W被结合在另一的装置中(例如,步行机器人或者用于动物 的领子)。该使对在某个周期中在垂直方向中做运动的各种类型的生物或物体的行进方向 的估计成为可能。
[0062] 2.硬件配晉
[0063] 图2是示出根据本发明的实施例的惯性装置1的配置的概览的示意图。在图2所 示的示例中,惯性装置1被实现为诸如智能电话的移动装置。
[0064] 惯性装置1具有CPU1URAM12、R0M13、加速度传感器14、角速度传感器15、磁场 传感器16、麦克风17、扬声器18、通信模块19、藍牙(TM)通信模块20、GI^S接收器模块21、 显不器22、触摸面板23、电池24、大气压力传感器25和总线26。
[0065] CPU11可W执行程序控制惯性装置1。RAM12可W作为用于CPU11的工作区域。 ROM13可W存储由CPU11执行的程序W及执行程序所需要的数据。加速度传感器14可W 检测在惯性装置1所使用的装置坐标系统中的在X'-轴、r-轴和Z'-轴方向中的加速度。 角速度传感器15 (或巧螺仪)可W检测在惯性装置1所使用的装置坐标系统中的X' -轴、 r-轴和Z'-轴方向中的角速度。磁场传感器16可W输出使指南针指北的3维矢量并且 可W被用于检测惯性装置1的一方面。大气压力传感器25可W测量空气压力并且检测惯 性装置1的海拔。
[0066] 麦克风17可W将语音转换为电子信号。扬声器18可W将电子信号输出为声音。 通信模块