[发明专利]基于单轴陀螺仪的计步及里程推算方法

说明书

技术领域

本发明涉及导航和定位领域，尤其涉及面向行人定位的一种基于单轴陀螺仪的计步及里程推算方法。

背景技术

计步和运动里程推算技术在生活和生产中有着重要的应用，首先它在人的日常的身体锻炼中可以应用作为日常锻炼进度监控器，人们可以根据监控器上的运动步数和运动里程数据合理控制运动强度。另一方面运动里程推算是GPS信号遮挡区的行动人员的定位和航迹推算中的关键技术之一。航迹推算是导航和定位领域的一类重要的定位方法，它主要是通过量测自身的状态变化来计算从一个已知位置开始到当前点移动的距离和方位，从而推算出当前位置。它具有不受外界信号干扰，环境适应性强的优点。

个人运动里程推算的应用中存在着使用环境多变、运动状态复杂、运动建模困难等特点。现有技术中比较成熟的是计步器，其计步方法是通过检测垂直轴的加速度脉冲的周期性变化来实现的，但它只有计步功能。若假设人运动的步长是固定的，那么还可以作大致的运动里程推算，但误差比较大，因为人运动的实际步长是变化的，采用假定的固定步长会引入很大的累积误差；另一方面如果将其运用到个人航迹推算中，还必须添加其他传感器如陀螺仪或者罗盘等才能获得来获得运动方向信息，这样使成本大大增加。

发明内容

为了克服背景技术的一些精度不高，成本较高等缺点，本发明目的在于提供了一种基于单轴陀螺仪的计步及里程推算方法，利用一个单轴陀螺仪实现了计步并计算出步频，然后根据运动模型计算平均运动步长，得到运动步数和平均运动步长后就可以计算出运动里程。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

(1)运动模型参数的标定；

(2)单轴陀螺仪数据的采集；

(3)根据单轴陀螺仪数据的角速度周期性进行计步；

(4)利用补偿算法对计步步数进行补偿和修正；

(5)利用运动模型根据步频f获得该段时间内平均步长和运动距离；

(6)最后路程累加计算出运动里程。

所述步骤(1)运动模型参数的标定为：人体运动时步长和步频的关系为l＝Cf^b，其中l为步长，f为步频，C和b为待定的模型参数；不同人的运动状态参数是不一样的，同一个人在走路或者跑步时的模型参数也是不一样的，因此在使用前必须经过标定；假设走路参数为(c_w，b_w)，跑步参数为(c_r，b_r)；具体标定方法如下：取一段长度为L的路程，使用者分别用慢走和快走两种方式走完距离为L这段路程，两种方式所走的步数和用时分别为(N₁，T₁)和(N₂，T₂)；由下式得出走路模型参数：

bw=lg(N2/N1)lg(N1T2/N2T1)]]>