[发明专利]确定刚性连接到移动元件的三轴加速计的连续位置形成的路径的特征的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定由附接到移动元件的三轴加速计的连续位置形成的轨迹的特征的设备。

背景技术

总的来说，本发明涉及运动捕获以及四处移动的个体的地理位置定位领域。运动捕获涉及一般公共应用，诸如休闲应用(交互游戏控制台、跟踪体育运动、虚拟现实或增强现实)、用于帮助行人导航的应用(目前最常用的是卫星导航系统，诸如GPS)、用于帮助弱势人群或那些因他们的环境而临时变得处于困境的人(残疾人或那些处于黑暗中的人)的行动的应用、以及健身应用(步数计、计算能量消耗或计算行驶的距离)。运动捕获还涉及医疗应用(跟踪老年人和/或受赡养的人、分析针对姿势矫正的步态或者帮助诊断)、安全或营救应用(定位着火的建筑物中消防员的位置、可操作地跟踪军人或者监视犯人)以及商业上的定向应用(对商业中心或超市中的消费者的轨迹进行统计、定义使用的原型、或者提议依赖于区域的商业服务)。

众所周知，重构物体或配备物体的人的运动包括：由基于卫星的导航辅助系统(诸如室外的GPS系统)识别的以及由室内的基于超宽带(UWB)或WiFi传输的无线电定位系统识别的信号的发射器。

在许多的地理区域(无论是国外还是国内)中，由于需要依赖于区域度量进行测量的(例如，在由导航辅助系统的一个或多个卫星发射的信号不可用的情况中)以及需要测量伪距离的无线电信号的阻碍，依赖于基于卫星的导航辅助或无线电定位系统的导航仍然是非常棘手的。实际上，如A.Maali、A.Ouldali、H.Mimoun和G.Baudoin在2008年5月召开的3rd International Symposium on Wireless Pervasive Computing(ISWPC)会议中公开的文献“An evaluation of UWB localization under non line-of-sight(NLOS)propagation”(379-382页)中所示的那样，这些障碍或阻碍条件严重地恶化了定位信息的准确性，甚至有时致使导航辅助服务不可用。通常，上述引用的文献中的实现方式呈现了一种不适用于或者甚至消弱一般公共应用的耗费成本且庞大的基础设施。

其他系统致力于通过使用通常传递惯性测量结果的姿态传感器(加速计、磁力计、陀螺仪)根据给定的离开点而计算路径。这些测量使得能够通过或多或少精确且复杂的装置来实现导航，例如在以下文献中描述的那样：“Inertial head-tracker sensor fusion by a complementary separate-bias kalman filter”(E.Foxlin)，Virtual Reality Annual International Symposium，Proceedings of the IEEE 1996，185-194页，1996年3月；“Detection of spatio-temporal gait parameters by using wearable motion sensors”(K.Kogure、L.Seon-Woo和K.Mase)，Engineering in Medicine and Biology Society。IEEE-EMBS 2005，27th Annual International Conference of the，6836-6839页，2005年；“Pedestrian tracking with shoe-mounted inertial sensors”(E.Foxlin)，Computer Graphics and Applications，IEEE，25：38-46，2005年11-12月；或者“Integration of foot-mounted inertial sensors into a Bayesian location estimation framework”(P.Robertson、B.Krach)Positioning，Navigation and Communication，WPNC 2008，5th Workshop on，55-61页，2008年3月。这些系统成本和复杂性高，且通常缺乏准确性。

视频游戏控制台(诸如Wii)使用光学和/或超声波传感器来确定游戏控制元件的轨迹。这些系统昂贵且有局限性。