CN103076023A - 一种步长计算方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种步长计算方法和装置，以解决背景技术中根据预先设定的固定步长进行定位的结果不准确的问题。所述方法，包括：获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值；根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数；根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。本发明实施例可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

Description

一种步长计算方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及定位技术领域，特别是涉及一种步长计算方法和装置。

背景技术

在室内定位技术中，通常使用陀螺仪系统对行走步态进行判断分析。如果判断行走步态为前进一步或后退一步，则按照预先设定的步长计算前进或后退的距离。

陀螺仪系统通常包括三轴角速度计、三轴加速度计，以及，三轴磁力计，并且多采用自适应kalman（一种滤波算法）数据融合算法，以100hz更新速率输出载体的惯性运动信息（三轴角速度、三轴加速度）、最优姿态角（横滚角、俯仰角和航向角）。在将陀螺仪系统运用到室内定位导航时，通常采用类似计步器的方案，即通过各惯性运动信息，判断载体移动姿态，是前进或者后退，然后根据预设定的步长（通常为0.5米～0.8米），以及在平面坐标系内的投影，实现载体在室内移动过程中的定位。

现有方案中，假定载体匀速前进或匀速后退，对步长可以进行设定（如果定位的载体为人，则可以根据身高确定步长或现场标定步长），但是，对载体的移动姿态进行判断后，预先设定的步长则为固定值，只要判断载体移动了一步，则根据步长和载体在平面坐标系的投影，分别计算载体在平面坐标系各方向的移动距离，从而实现室内定位。

在载体移动过程中，不可能完全按照预先设定的固定步长移动，载体实际移动时，每次移动的幅度可能大于固定步长，也可能小于固定步长，所以根据固定步长对载体进行定位的结果不准确。

发明内容

本发明实施例公开一种步长计算方法和装置，以解决背景技术中根据预先设定的固定步长进行定位的结果不准确的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种步长计算方法，包括：

获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值；

根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数；

根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

优选的，所述获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值，包括：

获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

优选的，所述根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数，包括：

根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数；

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

优选的，还包括：确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

优选的，所述根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长，包括：

根据Step=step×S计算最终步长；

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

本发明实施例还公开了一种步长计算装置，包括：

获取模块，用于获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值；

计算模块，用于根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数；

确定模块，用于根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

优选的，所述获取模块获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

优选的，所述计算模块根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数；

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

优选的，还包括：最大值模块，用于确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

优选的，所述确定模块根据Step=step×S计算最终步长；

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

与背景技术相比，本发明实施例包括以下优点：

通过获取载体在移动过程中的三轴加速度值，确定载体在移动过程中的各步长补偿系数，可以根据步长补偿系数判断载体的实际移动幅度与正常移动幅度的关系。当步长系数大于1时，表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行正向补偿；当步长系数小于1时，表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行逆向补偿；当步长系数等于1时，表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，不需要对预先设定的固定步长进行补偿。可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。

同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中根据步长进行室内定位示意图；

图2是本发明实施例中一种步长计算方法流程图；

图3是本发明实施例中一种步长计算方法流程图；

图4是本发明实施例中一种步长计算装置结构图；

图5是本发明实施例中一种步长计算装置结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

根据步长进行室内定位，如图1所示，在平面坐标系内，X轴可以为东西方向，Y轴可以为南北方向。点A代表起始位置，点A1代表移动1步后的位置，点A2代表移动2步后的位置（也是从点A1移动1步后的位置）。其中，点A1的坐标确定方法为：由点A坐标，结合行进角度（根据陀螺仪系统的角加速度计确定），以及已经预设的步长计算所得。点A2的坐标确定方法与此类似。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本发明公开的一种步长计算方法和装置。

实施例一

详细介绍本发明实施例公开的一种步长计算方法。

参照图2，示出了本发明实施例中一种步长计算方法流程图。

步骤100，获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值。

具体地，可以在载体所在的三维坐标系中，通过陀螺仪系统实时获取X、Y和Z轴的加速度值。

步骤102，根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数。

具体地，可以根据步骤100中获取到的各轴加速度值，通过计算，得到步长补偿系数。

步骤104，根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

根据步骤102中计算得到的步长补偿系数，以及预先设定的预设步长，确定载体移动幅度的最终步长。

需要说明的是，由于步骤100中实时获取载体的各轴加速度值，所以步骤102中计算得到的步长补偿系数也是实时计算得到。例如，载体在从a点移动到b点的过程中，移动了2步的移动幅度，在这2步的移动幅度中，步骤102可以计算得到多个步长补偿系数。根据步骤102计算得到的多个步长补偿系数以及预先设定的预设步长，可以分别计算这2步的移动幅度的最终步长。

综上所述，本发明实施例公开的一种步长计算方法，与背景技术相比，具有以下优点：

通过获取载体在移动过程中的三轴加速度值，确定载体在移动过程中的各步长补偿系数，可以根据步长补偿系数判断载体的实际移动幅度与正常移动幅度的关系。当步长系数大于1时，表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行正向补偿；当步长系数小于1时，表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行逆向补偿；当步长系数等于1时，表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，不需要对预先设定的固定步长进行补偿。可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。

同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

实施例二

详细介绍本发明实施例公开的一种步长计算方法。

参照图3，示出了本发明实施例中一种步长计算方法流程图。

步骤200，获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值。

具体地，可以获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

例如，获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值分别为Calib_Acc_X、Calib_Acc_Y和Calib_Acc_Z。获取载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值分别为Calib_Acc_X_normal、Calib_Acc_Y_normal和Calib_Acc_Z_normal。其中，预先设定的幅度可以为正常移动步幅。

步骤202，根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数。

具体地，可以根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数。

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

例如，可以根据x=(Calib_Acc_X/Calib_Acc_X_normal+Calib_Acc_Y/Calib_Acc_Y_normal+Calib_Acc_Z/Calib_Acc_Z_normal)/3计算步长补偿系数，其中，x为步长补偿系数，Calib_Acc_X为载体移动时的实时X轴加速度值，Calib_Acc_X_normal为载体按照正常步幅移动时的X轴加速度值；Calib_Acc_Y为载体移动时的实时Y轴加速度值，Calib_Acc_Y_normal为载体按照正常步幅移动时的Y轴加速度值；Calib_Acc_Z为载体移动时的实时Z轴加速度值，Calib_Acc_Z_normal为载体按照正常步幅移动时的Z轴加速度值。

步骤204，确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

由于步骤202根据步骤200获取到的实时各轴加速度值计算得到步长补偿系数，则在载体的一个移动幅度内，步骤202可以计算得到多个步长补偿系数。例如，如果步骤202在载体从a点移动到b点的1步幅度内，计算得到4个步长补偿系数，则步骤204在这4个步长补偿系数中确定最大的步长补偿系数。如果步骤202在载体从a点移动到c点的2步幅度内，计算得到9个步长补偿系数，其中，前4个步长补偿系数为载体从a点移动到b点的1步幅度内的步长补偿系数，后5个步长补偿系数为载体从b点移动到c点的1步幅度内的步长补偿系数，则步骤204可以分别确定出前4个步长补偿系数中的最大值，和后5个步长补偿系数中的最大值。

如果步长补偿系数大于1，则表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，可以对预先设定的预设步长进行正向补偿。

如果步长补偿系数小于1，则表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，可以对预先设定的预设步长进行逆向补偿。

如果步长补偿系数等于1，则表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，可以不对预先设定的预设步长进行补偿。

步骤206，根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

具体地，可以根据Step=step×S计算最终步长。

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

例如，载体从a点移动到b点且为1步的移动幅度，再从b点移动到c点且为1步的移动幅度，如果按照背景技术中的方法计算，则a、b两点之间的距离为step，b、c两点之间的距离也为step，点与点之间的距离是固定的，不能反映实际的移动情况。如果利用本发明实施例公开的方法计算，a、b两点之间的距离为step×S1，其中S1为载体从a点移动到b点的1步移动幅度内的最大步长补偿系数，b、c两点之间的距离为step×S2，其中，S2为载体从b点移动到c点的1步移动幅度内的最大步长补偿系数。点与点之间的距离是动态变化的。

综上所述，本发明实施例公开的一种步长计算方法，与背景技术相比，具有以下优点：

通过获取载体在移动过程中的三轴加速度值，确定载体在移动过程中的各步长补偿系数，可以根据步长补偿系数判断载体的实际移动幅度与正常移动幅度的关系。当步长系数大于1时，表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行正向补偿；当步长系数小于1时，表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行逆向补偿；当步长系数等于1时，表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，不需要对预先设定的固定步长进行补偿。可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。

同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

实施例三

详细介绍本发明实施例公开的一种步长计算装置。

参照图4，示出了本发明实施例中一种步长计算装置结构图。

所述一种步长计算装置，具体可以包括：

获取模块30，计算模块32，以及，确定模块34。

下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的关系。

获取模块30，用于获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值。

具体地，所述获取模块30可以在载体所在的三维坐标系中，通过陀螺仪系统实时获取X、Y和Z轴的加速度值。

计算模块32，用于根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数。

具体地，所述计算模块32可以根据所述获取模块30获取到的各轴加速度值，通过计算，得到步长补偿系数。

确定模块34，用于根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

需要说明的是，由于所述获取模块30实时获取载体的各轴加速度值，所以所述计算模块32计算得到的步长补偿系数也是实时计算得到。例如，载体在从a点移动到b点的过程中，移动了2步的移动幅度，在这2步的移动幅度中，所述计算模块32可以计算得到多个步长补偿系数。根据所述计算模块32计算得到的多个步长补偿系数以及预先设定的预设步长，所述确定模块34可以分别计算这2步的移动幅度的最终步长。

综上所述，本发明实施例公开的一种步长计算装置，与背景技术相比，具有以下优点：

通过获取载体在移动过程中的三轴加速度值，确定载体在移动过程中的各步长补偿系数，可以根据步长补偿系数判断载体的实际移动幅度与正常移动幅度的关系。当步长系数大于1时，表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行正向补偿；当步长系数小于1时，表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行逆向补偿；当步长系数等于1时，表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，不需要对预先设定的固定步长进行补偿。可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。

同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

实施例四

详细介绍本发明实施例公开的一种步长计算装置。

参照图5，示出了本发明实施例中一种步长计算装置结构图。

所述一种步长计算装置，具体可以包括：

获取模块40，计算模块42，最大值模块44，以及，确定模块46。

下面分别详细介绍各模块的功能以及各模块之间的关系。

获取模块40，用于获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值。

具体地，所述获取模块40获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

计算模块42，用于根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数。

具体地，所述计算模块42根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数。

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

最大值模块44，用于确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

由于所述计算模块42根据所述获取模块40获取到的实时各轴加速度值计算得到步长补偿系数，则在载体的一个移动幅度内，所述计算模块42可以计算得到多个步长补偿系数。例如，如果所述计算模块42在载体从a点移动到b点的1步幅度内，计算得到4个步长补偿系数，则所述最大值模块44在这4个步长补偿系数中确定最大的步长补偿系数。如果所述计算模块42在载体从a点移动到c点的2步幅度内，计算得到9个步长补偿系数，其中，前4个步长补偿系数为载体从a点移动到b点的1步幅度内的步长补偿系数，后5个步长补偿系数为载体从b点移动到c点的1步幅度内的步长补偿系数，则所述最大值模块44可以分别确定出前4个步长补偿系数中的最大值，和后5个步长补偿系数中的最大值。

确定模块46，用于根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

具体地，所述确定模块46根据Step=step×S计算最终步长。

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

综上所述，本发明实施例公开的一种步长计算装置，与背景技术相比，具有以下优点：

通过获取载体在移动过程中的三轴加速度值，确定载体在移动过程中的各步长补偿系数，可以根据步长补偿系数判断载体的实际移动幅度与正常移动幅度的关系。当步长系数大于1时，表示载体的实际移动幅度大于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行正向补偿；当步长系数小于1时，表示载体的实际移动幅度小于正常移动幅度，此时需要对预先设定的固定步长进行逆向补偿；当步长系数等于1时，表示载体的实际移动幅度等于正常移动幅度，不需要对预先设定的固定步长进行补偿。可以动态获得载体各移动幅度的最终步长，更能符合载体的实际移动幅度。

同时，根据补偿后的步长进行定位，提高了定位结果的准确率。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明实施例所公开的一种步长计算方法和装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种步长计算方法，其特征在于，包括：

获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值；

根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数；

根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值，包括：

获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数，包括：

根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数；

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长，包括：

根据Step=step×S计算最终步长；

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

6.一种步长计算装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取载体在三维坐标系中的各轴加速度值；

计算模块，用于根据所述各轴加速度值计算步长补偿系数；

确定模块，用于根据所述步长补偿系数和预先设定的预设步长确定载体移动幅度的最终步长。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述获取模块获取载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值和载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，

所述计算模块根据S=（X/XN+Y/YN+Z/ZN）/3计算步长补偿系数；

其中，S为步长补偿系数，X、Y和Z分别为载体在三维坐标系中移动时的实时各轴加速度值，XN、YN和ZN分别为载体在三维坐标系中按照预先设定的幅度移动时的各轴加速度值，且X和XN属于同一坐标轴，Y和YN属于同一坐标轴，Z和ZN属于同一坐标轴。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：

最大值模块，用于确定载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述确定模块根据Step=step×S计算最终步长；

其中，Step为最终步长，step为预先设定的预设步长，S为载体移动幅度内的所述步长补偿系数的最大值。

Images