CN101975582A - 一种人员运动轨迹跟踪方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种人员运动轨迹跟踪方法，包括以下步骤：1)采样测量人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；2)对获得的加速度进行积分运算，以获得人体在三个方向的瞬时速度；3)对获得的瞬时速度进行积分，以获得人体在三个方向的运动距离。本发明还公开了实现这种方法的装置。本发明不需要大量的视频和图像，因此数据处理量小，并且受环境的影响因素少，所得的人员运动轨迹精度却非常高。

Description

一种人员运动轨迹跟踪方法和装置

技术领域

本发明涉及惯性导航、人员定位技术领域，特别是涉及一种人员运动轨迹跟踪方法和装置。

背景技术

目前主流的人员运动轨迹跟踪方法是基于计算机视觉或在装备了复杂测试设备和分析工具的实验室完成，基于计算机视觉的人员轨迹跟踪是建立在视频处理、图像处理的基础之上，易受动态环境中多方面因素的影响，数据处理复杂度高，计算量大。而在实验室实现跟踪受场地和设备的限制，缺少实际应用价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种简单实用的人员运动轨迹跟踪方法和装置。

技术方案：一种人员运动轨迹跟踪方法，包括以下步骤：1)采样测量人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；2)对获得的加速度进行积分运算，以获得人体在三个方向的瞬时速度；3)对获得的瞬时速度进行积分，以获得人体在三个方向的运动距离。

较佳的，步骤1)中，测量加速度的采样频率为250HZ。

较佳的，还包括以下步骤：通过计算人体行走加速度的无偏自相关性特性，获得人员行走的步频、步长、人员运动的方向，从而生成人员运动的三维轨迹。

一种人员运动轨迹跟踪装置，包括加速度采集与计算模块，用于获得人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；数据无线传输模块；数据存储与图形绘制显示模块，用于显示人员运动的三维轨迹。

较佳的，所述数据无线传输模块为433MHZ通讯模块。

较佳的，所述加速度采集与计算模块包括三轴加速度传感器。

较佳的，所述加速度采集与计算模块包括AD转换模块。

有益效果：本发明不需要大量的视频和图像，因此数据处理量小，并且受环境的影响因素少，所得的人员运动轨迹精度却非常高。

附图说明

图1为本发明的实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1中加速度采集与计算模块的结构示意图；

图3为本发明实施例1中加速度采集数据示例；

图4为图3中X轴加速度信号自相关系数波形图；

图5为图3中Z轴加速度信号自相关系数波形图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1：一种人员运动轨迹跟踪方法，包括以下步骤：1)以250MHZ的频率采样测量人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；2)对获得的加速度进行积分运算，以获得人体在三个方向的瞬时速度和瞬时位置数据；3)对获得的瞬时速度进行积分，以获得人体在三个方向的运动距离。

同时，通过计算人体行走加速度的无偏自相关性特性，获得人员行走的步频、步长、人员运动的方向，从而生成人员运动的三维轨迹。

以上方法通过一种人员运动轨迹跟踪装置实现，如图1所示，该装置佩戴在运动人员的腰部，包括加速度采集与计算模块，用于获得人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；数据无线传输模块；数据存储与图形绘制显示模块，用于显示人员运动的三维轨迹。

数据无线传输模块为433MHZ通讯模块，采用CHIPCON公司CC1100无线收发模块实现。

加速度采集与计算模块包括美国FREESACLE公司的MMA7260单芯片三轴加速度传感器，MCU采用TI公司的MSP430低功耗芯片，内含AD转换模块，系统硬件示意图如图2所示。

本实施例中，实际测量得到的三个轴上的加速度将如图3所示，其中横轴为时间轴，其值为数据采集数量，与系统采样频率相关。

对于一个信号X(n)，n＝1，2，…，N的无偏自相关函数定义为：

$R_{\mathrm{xx}}\left(m\right)=\frac{1}{N-\left|m\right|}\underset{n=1}{\overset{N-\left|m\right|}{\mathrm{\Σ}}}x\left(n\right)x(n+m),$

m为任意整数

如图4和图5所示，自相关函数R_xx提供了信号与其平移m时间后所得信号之间关联生产方式的测度，自相关函数曲线反映了信号自身的周期性和噪声水平。据此可获得每步采样周期时间区间。根据采样周期时间区间，以X轴为例，设加速度值为A(t)，对A(t)对t进行积分运算，t为时间，则可得到即时速度SX(t)，再对SX(t)对t进行积分运算，则可得到在时间T内，人员在X轴上的移动距离LXT(t)＝1。同理，在Y轴、Z轴上可获得WYT(t)＝w、HZT(t)＝h。参照人员运动起点，点P(l，w，h)就是人员运动轨迹中的一个点，这些点的集合就形成人员的运动轨迹，可通过数据存储与图形绘制显示模块集合绘制人员运动的三维运动轨迹。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (7)

1.一种人员运动轨迹跟踪方法，其特征是：包括以下步骤：

1)采样测量人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；

2)对获得的加速度进行积分运算，以获得人体在三个方向的瞬时速度；

3)对获得的瞬时速度进行积分，以获得人体在三个方向的运动距离。

2.如权利要求1所述的人员运动轨迹跟踪方法，其特征是：步骤1)中，测量加速度的采样频率为250HZ。

3.如权利要求1所述的人员运动轨迹跟踪方法，其特征是：还包括以下步骤：通过计算人体行走加速度的无偏自相关性特性，获得人员行走的步频、步长、人员运动的方向，从而生成人员运动的三维轨迹。

4.一种人员运动轨迹跟踪装置，其特征是：包括加速度采集与计算模块，用于获得人体运动在X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度；

数据无线传输模块；

数据存储与图形绘制显示模块，用于显示人员运动的三维轨迹。

5.如权利要求4所述的人员运动轨迹跟踪装置，其特征是：所述数据无线传输模块为433MHZ通讯模块。

6.如权利要求4所述的人员运动轨迹跟踪装置，其特征是：所述加速度采集与计算模块包括三轴加速度传感器。

7.如权利要求4所述的人员运动轨迹跟踪装置，其特征是：所述加速度采集与计算模块包括AD转换模块。

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