[发明专利]一种航向估计方法及系统

说明书

本发明公开了一种航向估计方法及系统，其中，该方法包括步骤：获取穿戴设备采集的用户运动数据；对所述运动数据进行滤波以滤除干扰信号；根据滤波处理后的加速度计数据判断穿戴设备的佩戴方式；根据所述佩戴方式选取天向轴并通过预设公式计算用户运动的航向角。本发明通过合理设计滤波器将干扰信号和噪声滤除，同时不改变有用信号的幅频特性，根据滤波处理后的加速度计数据分析手表的佩戴方式，进而利用陀螺数据计算出航向角，计算结果更加准确，且计算量相对较小，无需增加成本。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，尤其涉及一种航向估计方法及系统。

背景技术

PDR算法广泛应用在智能穿戴设备中，可不依赖于外界信号，仅依靠自身测量传感器完成导航定位功能，适用于山区、室内、隧道等环境。PDR算法利用行人步长、步数和行走方向实现航迹推算功能，其中，行走方向对PDR定位结果影响较为关键，而智能手环、智能手表这类产品相对人体位置不固定，随手臂晃动剧烈，测量数据包含多种干扰，传统PDR算法不再适用。

专利号为CN104061934A的专利公开了一种行人室内位置跟踪方法，具体涉及基于惯性传感器的PDR方法和PF融合地图信息算法。本发明是要解决单纯使用PDR对行人位置跟踪时，因为惯性传感器自身所具有的长时漂移性而造成位置估计误差大甚至错误估计等情况。一、根据加速度传感器进行检步及步长估计；二、根据陀螺仪测量数据中的三轴角速度变化进行航向角估计，对航向角进行校正，然后根据校正后的航向角与第一步步长进行航迹推算，最后根据步长、航向角通过PDR方法估计位置：三、通过粒子滤波将地图信息和PDR估计结果融合，即完成了基于惯性传感器的行人室内位置跟踪方法。该发明传感器处于手持状态，相对人体空间位置固定，这与这能手环、智能手表所处的力学环境不同，故其航向估计算法不适用于手臂摆动环境。

专利号为CN106595653A的专利号公开了一种穿戴式行人自主导航系统及其导航方法，系统包括5个传感器模块和1个综合处理模块，5个传感器模块分别设置在行人的头部、双臂以及双足上，每个传感器模块包括第一微控制器以及分别与之连接的惯性测量单元、磁传感器、气压传感器和第一蓝牙单元，所述惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，综合处理模块包括第二微控制器以及分别与之连接的无线通信单元、视觉传感器、卫星接收机、第二蓝牙单元和显示单元。5个传感器模块采集多种导航信息并传送给综合处理模块，多种导航信息进行融合，解算出导航结果。该发明分别在头部，双臂以及双足上安装惯性测量单元、磁传感器、气压传感器、蓝牙，所用传感器较多，且安装位置分散，此方法成本较高，使用方法复杂，不适用于智能手环、智能手表一类穿戴设备产品。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种航向估计方法及系统，通过对滤波后的运动数据进行航向计算，可以为智能穿戴设备提供更加准确的航向估计方式，计算结果更加准确，且计算量相对较小，无需增加成本。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种航向估计方法，包括步骤：

获取穿戴设备采集的用户运动数据；

对所述运动数据进行滤波以滤除干扰信号；

根据滤波处理后的加速度计数据判断穿戴设备的佩戴方式；

根据所述佩戴方式选取天向轴并通过预设公式计算用户运动的航向角。

优选的，还包括步骤：

根据所述航行角和滤波后的运动数据获取用户的运动轨迹。

优选的，所述预设公式包括：

其中,yaw表示航向角，up表示天向轴，k表示当前时刻，k-1表示当前时刻的上一时刻，w表示滤波处理后的陀螺数据，表示当前时刻的上一时刻的航向角。