[发明专利]一种人体非规则运动认知式导航腰带

权利要求书

1.一种面向个人自主定位领域的导航腰带，该设备包括惯性信息感知组件、磁场强度感知组件、温度感知组件、环境感知组件、人机交互组件、报警组件、数据处理组件、数据传输组件、辅助定位组件、人体非规则运动认知组件、电池和腰带；通过一体化设计，将各组件有机结合，不仅具有传统腰带的功能，还能够进行人体非规则运动感知和实时定位，对人员所处环境进行分析，并在人员发生危险时进行有效报警，最后通过无线数据传输组件，将人员信息发送到目标设备上；

其中，所述人体非规则运动认知组件利用人体非规则运动认知方法，通过采集惯性信息，对人体腰部的惯性信息进行数理统计，分析人体的运动状态，得出人体运行于何种运动模式中，所述运动模式包括：跑、走、跳、坐、躺、卧；利用得出的人体运动状态，对输出的位置信息、环境信息进行有效修正；

所述面向个人自主定位领域的导航腰带能够用于在无卫星信号、手机信号但需要对人员进行实时定位、身体状态监控、现场环境感知和有效安全保障的现场；

所述人体非规则运动认知方法是采用以下步骤：利用x轴陀螺仪(2-1)、y轴陀螺仪(2-2)、z轴陀螺仪(2-4)、x轴加速度计(2-5)、y轴加速度计(2-6)、z轴加速度计(2-8)、x轴磁强计(2-9)、y轴磁强计(2-10)、z轴磁强计(2-12)和压强传感器(2-63)的数据进行融合，通过假设检验方法进行人体的运动感知；x轴陀螺仪(2-1)、y轴陀螺仪(2-2)、z轴陀螺仪(2-4)、x轴加速度计(2-5)和y轴加速度计(2-6)能够有效判断出人体运动过程中的零速信息；x轴磁强计(2-9)、y轴磁强计(2-10)和z轴磁强计(2-12)可判断出人体运动过程中的方位变化信息；压强传感器(2-63)能够判断出人体运动的高度信息；判断出这些信息，即可进行人体非规则运动感知，其具体算法如下：

(1)利用x轴陀螺仪(2-1)采集的信号为g_x,k、y轴陀螺仪(2-2)采集的信号为g_y,k、z轴陀螺仪(2-4)采集的数据未g_z,k，通过三组陀螺仪采集到的数据计算陀螺仪矢量数据：

其中，k为采样时刻；

(2)利用x轴加速度计(2-5)采集的信号为a_x,k、y轴加速度计(2-6)采集的信号为a_y,k、z轴加速度计(2-8)采集的信号为a_z,k，通过三组加速度计采集到的数据计算加速度计矢量数据：

(3)利用快速傅里叶方法，计算陀螺仪和加速度计的幅频特性：

其中，FFT(·)为傅里叶函数；M_a,k为加速度计幅值；M_g,k为陀螺仪幅值；为加速度计频率点；为陀螺仪频率点；

利用加速度计和陀螺仪的幅频特性计算结果，判断人体非规则运动状态。