[发明专利]一种行人主航向更新方法、行人航迹获取方法及系统

说明书

本发明公开了一种行人主航向更新方法、行人航迹获取方法及系统。该主航向更新方法包括：在行人行走第k步后执行：获取地理坐标系下第k步陀螺仪航向角变化值，获取地理坐标系下第k步磁力计航向角变化值；当k≥n时，若第k步到第k‑n步的陀螺仪航向角变化值的平均值和第k步到第k‑n步的磁力计航向角变化值的平均值均小于航向角变化阈值，将第k步的主航向角更新为第k‑1步的主航向角，否则将第k步的主航向角更新为第k‑1步的主航向角与第k步航向角变化值之和。通过多个传感器在同一个部位的测量信息作为主航向更新的数据来源，以此解算出每一步的航向角变化值，有效降低身体随机小幅摆动等行为特征对航向信息带来的影响，有效提高了航向精度。

技术领域

本发明涉及惯性导航领域，特别是涉及一种行人主航向更新方法、行人航迹获取方法及系统。

背景技术

行人运动主要的三个角度变化为俯仰角、横滚角与航向角，分别记为Pitch，Roll，Yaw。其中，航向角是行人水平行走转动方向的角度变化，是决定人员定位的最主要的评价标准之一。传统的螺仪解算航向角方法中，由于陀螺仪智能获得角速度的变化量，需要对获取的角速度相对时间进行积分，才可以得到航向角的变化值，会出现累计误差问题，并且适应性较差。在行人航迹推算中需要获得行人每步的航向角和步长，现有的步长获取方法通常通过设置于足部的加速度传感器获得足部步长，以足部步长作为所求步长，这样获取的步长误差较大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于主航向更新的行人航迹获取方法及系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种行人主航向更新方法，应用于在行人腰部同时设置陀螺仪、腰部三轴加速度计和磁力计的场景，包括：基于行走起点腰部三轴加速度计和磁力计的输出信息解算出行人在地理坐标系下的初始主航向角；设置计算步数n，所述n为正整数；在行人行走第k步后，执行：基于陀螺仪的输出信息获取地理坐标系下第k步陀螺仪航向角变化值，基于腰部三轴加速度计和磁力计的输出信息获取地理坐标系下第k步磁力计航向角变化值；当k＜n时，若第k步陀螺仪航向角变化值和第k步磁力计航向角变化值均小于航向角变化阈值，按照方式一更新主航向角，否则按照方式二更新主航向角；当k≥n时，若第k步到第k-n步的陀螺仪航向角变化值的平均值和第k步到第k-n步的磁力计航向角变化值的平均值均小于航向角变化阈值，按照方式一更新主航向角，否则按照方式二更新主航向角；方式一：将第k步的主航向角更新为第k－1步的主航向角；方式二：将第k步的主航向角更新为第k－1步的主航向角与第k步航向角变化值之和，融合第k步磁力计航向角变化值和第k步陀螺仪航向角变化值获得所述第k步航向角变化值。

上述技术方案：根据人员行走的航向特征，选择航向稳定的腰部作为航向信息数据采集点，在腰部放置陀螺仪、磁力计与加速度计，通过多个传感器在同一个部位的测量信息作为主航向更新的数据来源，以此解算出每一步的航向角变化值，有效降低身体随机小幅摆动等行为特征对航向信息带来的影响，提高组合导航的测量精度和稳定性，有效提高了航向精度，进而为后续的行人航迹推算过程提供精准、可靠的航向信息。

在本发明的一种优选实施方式中，初始主航向角Yaw₀不考虑陀螺仪解算的陀螺初始航向角Yaw_gry0，仅由磁初始主航向角Yaw_mag0决定，所述初始主航向角Yaw₀根据如下公式获得：