CN103090860A - 一种获取运动方向的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种获取运动方向的方法和装置，属于通信领域。所述方法包括：根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形；计算第一差分互相关值和第二差分互相关值；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标在平面坐标系中所在的象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。本发明可以避免产生错误的导航方向。

Description

一种获取运动方向的方法和装置

技术领域

本发明涉及通信领域，特别涉及一种获取运动方向的方法和装置。

背景技术

随着通信技术的快速发展，导航设备已经普及到每个用户的生活中，当用户出行时，可以通过导航设备获取用户的运动方向，进而方便地指引用户的出行。

目前，用户通过导航设备获取运动方向的方法具体为：导航目标携带导航设备，且导航目标和导航设备的方向固定，通过导航设备中包括的3个自由度陀螺仪，测量导航目标相对于三维坐标系的运动方向，并通过导航设备中包括的3个加速度仪表，测量导航目标相对于三维坐标系的横轴方向加速度、纵轴方向加速度和竖轴方向加速度，根据测得的3个方向的加速度，计算导航目标的速度，并根据导航目标的速度确定导航目标的位置，得到导航目标的运动轨迹，从而确定导航目标的运动方向。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

当导航目标携带导航设备时，导航目标携带导航设备的方向可能会随时变化，所以当导航目标和导航设备的相对位置不固定时，通过现有技术对导航目标进行导航时可能会产生错误的导航方向。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种获取运动方向的方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种获取运动方向的方法，所述方法包括：

根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，所述第一坐标系为导航设备自身的坐标系，所述第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，所述平面坐标系为所述第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据所述导航目标的运动轨迹在所述平面坐标系中所在的象限和所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取所述导航目标的运动方向。

其中，所述根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，包括：

根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，计算所述第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度；

根据所述第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度值，计算所述第一坐标系中的横轴与水平面之间的第一夹角，以及计算所述第一坐标系中的纵轴与所述水平面之间的第二夹角；

根据所述第一夹角和所述第二夹角，将所述第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形投影到第二坐标系中，得到所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形。

其中，所述计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，包括：

获取所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔，以及获取所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔，所述第一偏置时间间隔为所述横轴方向加速度波形超前或滞后所述竖轴方向加速度波形的时间间隔，所述第二偏置时间间隔为所述纵轴方向加速度波形超前或滞后所述竖轴方向加速度波形的时间间隔，所述第一偏置时间间隔和所述第二偏置时间间隔相等；

根据所述第一偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据所述第二偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

其中，所述根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔，以及获取所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔，包括：

对所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在当前周期开始的时间点进行采样，得到一个采样点，并在所述当前周期开始的时间点之后以及在所述当前周期结束的时间点之前，每隔一个数据采样时间间隔对所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形进行采样得到采样点，以及在所述当前周期结束的时间点进行采样，得到一个采样点，进而得到所述当前周期包括的采样点；

根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述当前周期包括的采样点，根据如下公式（1）计算第三偏置时间间隔，

${\mathrm{\τ}}_m=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }f\left(\mathrm{\τ}\right)$

$\left(1\right)$

$=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }\sqrt{{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_x(t_s\·i)-a_x\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2+{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_y(t_s\·i)-a_y\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2}$

其中，在所述公式（1）中，τ_m为所述第三偏置时间间隔，且τ_m∈(0,(N_m-N_m-1)/2)，表示当f(τ)取最大值时对应的偏置时间间隔τ的值，a_x为所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形，a_y为所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形，a_z为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形，t_s为所述导航设备的数据采样时间间隔，N_m-1为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m-1周期采样点的个数，N_m为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m周期采样点的个数；

将所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔赋值为所述第三偏置时间间隔，以及将所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔赋值为所述第三偏置时间间隔。

其中，所述根据所述第一偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据所述第二偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，包括：

根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述第一偏置时间间隔，按照如下公式（2）计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，

$R_{x,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_x(t_s\·i)-a_x[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right[t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(2\right)$

其中，在所述公式（2）中，τ_m为所述第一偏置时间间隔，R_x，z，m(τ_m)为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和所述竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值；

根据所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述第二偏置时间间隔，按照如下公式（3）计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，

$R_{y,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_y(t_s\·i)-a_y[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right(t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(3\right)$

其中，在所述公式（3）中，τ_m为所述第二偏置时间间隔，R_y,z,m(τ_m)为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和所述竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

其中，所述根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，包括：

判断所述第一差分互相关值是否大于0，如果是，则确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的横轴的正方向相同，否则，确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的横轴的反方向相同；

判断所述第二差分互相关值是否大于0，如果是，则确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的纵轴的正方向相同，否则，确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的纵轴的反方向相同；

根据所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和纵轴上的分量的方向，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限。

其中，所述根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，包括：

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，按照如下的公式（4）计算第三夹角，

θ=arctan[|R_x，z，m(τ_m)|/|R_x,y，m(τ_m)|]    （4）

其中，在所述公式（4）中，θ为所述第三夹角，R_x，z，m(τ_m)为所述第一差分互相关值，R_y,z,m(τ_m)为所述第二差分互相关值；

根据所述第三夹角，按照如下的公式（5）计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，

其中，在所述公式（5）中，

为所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角。

另一方面，提供了一种获取运动方向的装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，所述第一坐标系为导航设备自身的坐标系，所述第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

计算模块，用于计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

确定模块，用于根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，所述平面坐标系为所述第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

第二获取模块，用于根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据所述导航目标的运动轨迹在所述平面坐标系中所在的象限和所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取所述导航目标的运动方向。

在本发明实施例中，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限；在导航目标的运动轨迹所在的象限中，根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。如此，当导航设备的方向和导航目标的方向不一致时，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限，并根据确定象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，可以正确地获取导航目标的运动方向，从而避免产生错误的导航方向。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种获取运动方向的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的一种获取运动方向的方法流程图；

图3是本发明实施例三提供的一种获取运动方向的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种获取运动方向的方法，参见图1，方法流程包括：

步骤101：根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，第一坐标系为导航设备自身的坐标系，第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

步骤102：计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

步骤103：根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限，平面坐标系为第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

步骤104：根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。

在本发明实施例中，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限；在导航目标的运动轨迹所在的象限中，根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。如此，当导航设备的方向和导航目标的方向不一致时，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限，并根据确定象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，可以正确地获取导航目标的运动方向，从而避免产生错误的导航方向。

实施例二

本发明实施例提供了一种获取运动方向的方法，参见图2，方法流程包括：

步骤201：根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，计算第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度；

其中，第一坐标系为导航设备自身的坐标系，第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行。

步骤202：根据第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度，计算第一坐标系中的横轴与水平面的第一夹角，以及计算第一坐标系中的纵轴与水平面的第二夹角；

具体地，根据第一坐标系中的横轴方向的平均加速度，纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度，按照如下的公式（1）计算第一坐标系中的横轴与水平面的第一夹角，以及根据第一坐标系中的横轴方向的平均加速度，纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度，按照如下的公式（2）计算第一坐标系中的纵轴与水平面的第二夹角，

$\mathrm{\α}=\arctan \frac{A_X}{\sqrt{A_Y^2+A_Z^2}}---\left(1\right)$

$\mathrm{\β}=\arctan \frac{A_Y}{\sqrt{A_X^2+A_Z^2}}---\left(2\right)$

其中，在公式（1）中，α为第一坐标系中的横轴与水平面的第一夹角，β为第一坐标系中的纵轴与水平面的第二夹角，A_X为第一坐标系中的横轴方向的平均加速度，A_Y为第一坐标系中的纵轴方向的平均加速度，A_Z为第一坐标系中的竖轴方向的平均加速度。

例如，第一坐标系中横轴方向的平均加速度A_X为2，第一坐标系中纵轴方向的平均加速度A_Y为3，第一坐标系中竖轴方向的平均加速度A_Z为1，则根据第一坐标系中横轴方向的平均加速度2，第一坐标系中纵轴方向的平均加速度3和第一坐标系中竖轴方向的平均加速度1，按照上述公式（1）计算第一坐标系中的横轴与水平面的夹角

根据第一坐标系中横轴方向的平均加速度2，第一坐标系中纵轴方向的平均加速度3和第一坐标系中竖轴方向的平均加速度1，按照上述公式（2）计算第一坐标系中的纵轴与水平面的夹角

步骤203：根据第一夹角和第二夹角，将第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形投影到第二坐标系中，得到第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形；

具体地，建立第二坐标系，根据第一夹角、第二夹角、第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，按照如下公式（3）计算第二坐标系中的横轴方向加速度，得到第二坐标系中的横轴方向加速度波形；根据第一夹角、第二夹角、第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，按照如下公式（4）计算第二坐标系中的纵轴方向加速度，得到第二坐标系中的纵轴方向加速度波形；以及根据第一夹角、第二夹角、第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，按照如下公式（5）计算第二坐标系中的竖轴方向加速度，得到第二坐标系中的竖轴方向加速度波形，

a_x=Acc_X·cosα+Acc_Y·sinα·sinβ+Acc_Z·cosβ·sinα    （3）

a_y=Acc_Y·cosβ-Acc_Z·sinβ                               （4）

a_z=-Acc_X·sinα+Acc_Y·cosα·sinβ+Acc_Z·cosβ·cosα   （5）

其中，在公式（3）中，a_x为第二坐标系中的横轴方向加速度，Acc_X为第一坐标系中的横轴方向加速度，Acc_Y为第一坐标系中的纵轴方向加速度，Acc_Z为第一坐标系中的竖轴方向加速度，在公式（4）中，a_y为第二坐标系中的纵轴方向加速度，在公式（5）中，a_z为第二坐标系中的竖轴方向加速度。

其中，第二坐标系中的横轴方向加速度、纵轴方向加速度和竖轴方向加速度均由导航目标自身的加速度、重力加速度、噪声和将加速度从第一坐标系投影到第二坐标系的误差组成。

步骤204：对第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在当前周期进行采样，得到当前周期包括的采样点；

具体地，对第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在当前周期开始的时间点进行采样，得到一个采样点，并在当前周期开始的时间点之后以及在当前周期结束的时间点之前，每隔一个数据采样时间间隔对第二坐标系中的竖轴方向加速度波形进行采样得到采样点，以及在当前周期结束的时间点进行采样，得到一个采样点，如此，得到当前周期包括的采样点。

步骤205：根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和当前周期包括的采样点，计算第三偏置时间间隔；

具体地，根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和当前周期包括的采样点，按照如下公式（6）计算第三偏置时间间隔，

${\mathrm{\τ}}_m=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }f\left(\mathrm{\τ}\right)$

$\left(6\right)$

$=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }\sqrt{{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_x(t_s\·i)-a_x\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\}}^2+{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_y(t_s\·i)-a_y\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2}$

其中，在公式（6）中，τ_m为第三偏置时间间隔，且τ_m∈(0,(N_m-N_m-1)/2)，

表示当f(τ)取最大值时对应的偏置时间间隔τ的值，t_s为导航设备的数据采样时间间隔，N_m-1为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m-1周期采样点的个数，N_m为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m周期采样点的个数。

步骤206：将第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔赋值为第三偏置时间间隔，以及将第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔赋值为第三偏置时间间隔；

其中，第一偏置时间间隔和第二偏置时间间隔相等，且第一偏置时间间隔为第二坐标系中横轴方向加速度波形超前或滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔，第二偏置时间间隔为第二坐标系中纵轴方向加速度波形超前或滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔。

其中，在第二坐标系中，当横轴方向加速度波形超前竖轴方向加速度波形，则第一偏置时间间隔为横轴方向加速度波形超前竖轴方向加速度波形的时间间隔，当横轴方向加速度波形滞后竖轴方向加速度波形，则第一偏置时间间隔为横轴方向加速度波形滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔。

其中，在第二坐标系中，当纵轴方向加速度波形超前竖轴方向加速度波形，则第二偏置时间间隔为纵轴方向加速度波形超前竖轴方向加速度波形的时间间隔，当横轴方向加速度波形滞后竖轴方向加速度波形，则第一偏置时间间隔为横轴方向加速度波形滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔。

步骤207：根据获取的第一偏置时间间隔，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据第二偏置时间间隔，计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

具体地，根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和获取的第一偏置时间间隔，按照如下的公式（7）计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和获取的第二偏置时间间隔，按照如下的公式（8）计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，

$R_{x,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_x(t_s\·i)-a_x[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right[t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(7\right)$

$R_{y,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_y(t_s\·i)-a_y[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right(t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(8\right)$

其中，在公式（7）中，τ_m为第一偏置时间间隔，R_x，z,m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，在公式（8）中，τ_m为第二偏置时间间隔，R_y，z，m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

其中，第一差分互相关值包括有用的信号分量和无用的噪声分量。

进一步地，第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值还可以表示为如下所示的公式（9），第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值还可以表示为如下所示的公式（10），

R_x，z,m(τ_m)=sgn(v_x)[S_x，z，m(τ_m)+I_x，z，m(τ_m)]    （9）

R_y，z,m(τ_m)=sgn(v_y)[S_y，z，m(τ_m)+I_y，z,m(τ_m)]    （10）

其中，在公式（9）中，sgn()为符号函数，v_x为导航目标的运动速度在横轴上的分量，S_x，z，m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第一差分互相关值的信号分量，I_x，z，m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第一差分互相关值的噪声分量，v_y为导航目标的运动速度在纵轴上的分量，S_y，z，m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二差分互相关值的信号分量，I_y，z，m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二差分互相关值的噪声分量。

其中，导航目标在第二坐标系中的竖轴方向加速度波形的每个周期的运动方向都不一定相同，所以在每个周期都需要重新计算一次第一差分互相关值和第二差分互相关值。

步骤208：根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限，该平面坐标系为第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

具体地，判断第一差分互相关值是否大于0，如果是，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和第二坐标系中的横轴的正方向相同，否则，确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和第二坐标系中的横轴的反方向相同；以及判断第二差分互相关值是否大于0，如果是，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和第二坐标系中的纵轴的正方向相同，否则，确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和第二坐标系中的纵轴的反方向相同，根据确定的导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和纵轴上的分量的方向，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限。

例如，第一差分互相关值为2，第二差分互相关值为1，由于第一差分互相关值为2大于0，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和第二坐标系中的横轴的正方向相同，第二差分互相关值为1大于0，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和第二坐标系中的纵轴的正方向相同，所以可以确定导航目标的运动轨迹在平面坐标系中的象限为第一象限。

步骤209：根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角；

具体地，根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，按照如下的公式（11）计算第三夹角，并根据第三夹角，按照如下公式（12）计算导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，

θ=arctan[|R_x，z，m(τ_m)|/|R_x，y，m(τ_m)|]    （11）

其中，在公式（11）中，θ为第三夹角，R_x，z，m(τ_m)为第一差分互相关值，R_y，z,m(τ_m)为第二差分互相关值，arctan()为反正切函数。

其中，在公式（12）中，

为导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，cos()为余弦函数，arccos()为反余弦函数。

进一步地，根据第一差分互相关值包括的信号分量和噪声分量以及第二差分互相关值包括的信号分量和噪声分量，按照如下公式（13）计算计算第三夹角，

$\mathrm{\θ}=\arctan \left(\frac{S_{x,z,m}+I_{x,z,m}}{S_{y,z,m}+I_{y,z,m}}\right)---\left(13\right)$

可选地，当第一差分互相关值的信号分量远远大于噪声分量，并且第二差分互相关值的信号分量远远大于噪声分量时，可以根据横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值的信号分量以及纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值的信号分量，按照如下公式（14）计算第三夹角，并根据第三夹角，按照上述公式（12）计算导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，

$\mathrm{\θ}\≈\arctan \left(\frac{S_{x,z,m}}{S_{y,z,m}}\right)---\left(14\right)$

其中，在公式（14）中，θ为第三夹角。

其中，导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角

大于或等于0°而小于或等于360°。

其中，对第一差分互相关值包括的信号分量与噪声分量作减法运算，得到第一差值，当第一差值大于预设阈值时，则确定第一差分互相关值的信号分量远远大于噪声分量，同理，对第二差分互相关值包括的信号分量与噪声分量作减法运算，得到第二差值，当第二差值大于预设阈值时，则确定第二差分互相关值的信号分量远远大于噪声分量。

步骤210：根据导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限和导航目标的运动轨迹与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。

进一步地，根据导航设备中包括的电子罗盘确定地理坐标系中的正南方向，并根据导航目标的运动轨迹和平面坐标系中的纵轴之间的夹角，确定导航目标的运动轨迹和地理坐标系中的正南方向的夹角，从而确定导航目标的运动轨迹在地理坐标系中的运动方向。

其中，导航目标的运动轨迹和地理坐标系中的正南方向的夹角大于或等于0°而小于或等于360°。

在本发明实施例中，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限；在导航目标的运动轨迹所在的象限中，根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。如此，当导航设备的方向和导航目标的方向不一致时，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限，并根据确定象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，可以正确地获取导航目标的运动方向，从而避免产生错误的导航方向。

实施例三

参见图3，本发明实施例提供了一种获取运动方向的装置，该装置包括：

第一获取模块301，用于根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，第一坐标系为导航设备自身的坐标系，第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

计算模块302，用于计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

确定模块303，用于根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限，平面坐标系为第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

第二获取模块304，用于根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。

其中，第一获取模块301包括：

第一计算单元，用于根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，计算第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度；

第二计算单元，用于根据第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度值，计算第一坐标系中的横轴与水平面之间的第一夹角，以及计算第一坐标系中的纵轴与水平面之间的第二夹角；

投影单元，用于根据第一夹角和第二夹角，将第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形投影到第二坐标系中，得到第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形。

其中，计算模块302包括：

获取单元，用于获取第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔，以及获取第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔，第一偏置时间间隔为横轴方向加速度波形超前或滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔，第二偏置时间间隔为纵轴方向加速度波形超前或滞后竖轴方向加速度波形的时间间隔，第一偏置时间间隔和第二偏置时间间隔相等；

第三计算单元，用于根据第一偏置时间间隔，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据第二偏置时间间隔，计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

其中，获取单元包括：

采样子单元，用于对第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在当前周期开始的时间点进行采样，得到一个采样点，并在当前周期开始的时间点之后以及在当前周期结束的时间点之前，每隔一个数据采样时间间隔对第二坐标系中的竖轴方向加速度波形进行采样得到采样点，以及在当前周期结束的时间点进行采样，得到一个采样点，进而得到当前周期包括的采样点；

第一计算子单元，用于根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和当前周期包括的采样点，根据如下公式（1）计算第三偏置时间间隔，

${\mathrm{\τ}}_m=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }f\left(\mathrm{\τ}\right)$

$\left(1\right)$

$=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }\sqrt{{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_x(t_s\·i)-a_x\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2+{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_y(t_s\·i)-a_y\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2}$

其中，在公式（1）中，τ_m为第三偏置时间间隔，且τ_m∈(0,(N_m-N_m-1)/2)，

表示当f(τ)取最大值时对应的偏置时间间隔τ的值，a_x为第二坐标系中的横轴方向加速度波形，a_y为第二坐标系中的纵轴方向加速度波形，a_z为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形，t_s为导航设备的数据采样时间间隔，N_m-1为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m-1周期采样点的个数，N_m为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m周期采样点的个数；

赋值子单元，用于将第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔赋值为第三偏置时间间隔，以及将第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔赋值为第三偏置时间间隔。

其中，第三计算单元包括：

第二计算子单元，用于根据第二坐标系中的横轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和第一偏置时间间隔，按照如下公式（2）计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，

$R_{x,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_x(t_s\·i)-a_x[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right[t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(2\right)$

其中，在公式（2）中，τ_m为第一偏置时间间隔，R_x,z,m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值；

第三计算子单元，用于根据第二坐标系中的纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和第二偏置时间间隔，按照如下公式（3）计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，

$R_{y,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_y(t_s\·i)-a_y[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right(t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(3\right)$

其中，在公式（3）中，τ_m为第二偏置时间间隔，R_y，z,m(τ_m)为第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

其中，确定模块303包括：

第一判断单元，用于判断第一差分互相关值是否大于0，如果是，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和第二坐标系中的横轴的正方向相同，否则，确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和第二坐标系中的横轴的反方向相同；

第二判断单元，用于判断第二差分互相关值是否大于0，如果是，则确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和第二坐标系中的纵轴的正方向相同，否则，确定导航目标的运动方向在第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和第二坐标系中的纵轴的反方向相同；

确定单元，用于根据导航目标的运动方向在第二坐标系中的横轴上的分量的方向和纵轴上的分量的方向，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限。

其中，第二获取模块304包括：

第四计算单元，用于根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，按照如下的公式（4）计算第三夹角，

θ=arctan[|R_x，z，m(τ_m)|/|R_x,y，m(τ_m)|]    （4）

其中，在公式（4）中，θ为第三夹角，R_x，z，m(τ_m)为第一差分互相关值，R_y,z,m(τ_m)为第二差分互相关值；

第五计算单元，用于根据第三夹角，按照如下的公式（5）计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，

其中，在公式（5）中，为导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角；

第二获取单元，用于根据导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。

在本发明实施例中，计算第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹所在的象限；在导航目标的运动轨迹所在的象限中，根据第一差分互相关值和第二差分互相关值，计算导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取导航目标的运动方向。如此，当导航设备的方向和导航目标的方向不一致时，在平面坐标系中确定导航目标的运动轨迹在平面坐标系中所在的象限，并根据确定象限和导航目标与平面坐标系中的纵轴之间的夹角，可以正确地获取导航目标的运动方向，从而避免产生错误的导航方向。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种获取运动方向的方法，其特征在于，所述方法包括：

根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，所述第一坐标系为导航设备自身的坐标系，所述第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，所述平面坐标系为所述第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据所述导航目标的运动轨迹在所述平面坐标系中所在的象限和所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取所述导航目标的运动方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，包括：

根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，计算所述第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度；

根据所述第一坐标系中的横轴方向的平均加速度、纵轴方向的平均加速度和竖轴方向的平均加速度值，计算所述第一坐标系中的横轴与水平面之间的第一夹角，以及计算所述第一坐标系中的纵轴与所述水平面之间的第二夹角；

根据所述第一夹角和所述第二夹角，将所述第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形投影到第二坐标系中，得到所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，包括：

获取所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔，以及获取所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔，所述第一偏置时间间隔为所述横轴方向加速度波形超前或滞后所述竖轴方向加速度波形的时间间隔，所述第二偏置时间间隔为所述纵轴方向加速度波形超前或滞后所述竖轴方向加速度波形的时间间隔，所述第一偏置时间间隔和所述第二偏置时间间隔相等；

根据所述第一偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据所述第二偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔，以及获取所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔，包括：

对所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在当前周期开始的时间点进行采样，得到一个采样点，并在所述当前周期开始的时间点之后以及在所述当前周期结束的时间点之前，每隔一个数据采样时间间隔对所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形进行采样得到采样点，以及在所述当前周期结束的时间点进行采样，得到一个采样点，进而得到所述当前周期包括的采样点；

根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述当前周期包括的采样点，根据如下公式（1）计算第三偏置时间间隔，

${\mathrm{\τ}}_m=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }f\left(\mathrm{\τ}\right)$

$\left(1\right)$

$=\arg \underset{\mathrm{\τ}}{\max }\sqrt{{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_x(t_s\·i)-a_x\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2+{\left\{\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\right\{a_y(t_s\·i)-a_y\left[t_s(i-1)\right]\left\}\right\{a_z\left[t_s(i+\mathrm{\τ})\right]-a_z\left[t_s(i-1+\mathrm{\τ})\right]\left\}\right\}}^2}$

其中，在所述公式（1）中，τ_m为所述第三偏置时间间隔，且τ_m∈(0,(N_m-N_m-1)/2)，

表示当f(τ)取最大值时对应的偏置时间间隔τ的值，a_x为所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形，a_y为所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形，a_z为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形，t_s为所述导航设备的数据采样时间间隔，N_m-1为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m-1周期采样点的个数，N_m为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形从第1至第m周期采样点的个数；

将所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第一偏置时间间隔赋值为所述第三偏置时间间隔，以及将所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形与竖轴方向加速度波形之间的第二偏置时间间隔赋值为所述第三偏置时间间隔。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，根据所述第二偏置时间间隔，计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，包括：

根据所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述第一偏置时间间隔，按照如下公式（2）计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，

$R_{x,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_x(t_s\·i)-a_x[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right[t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(2\right)$

其中，在所述公式（2）中，τ_m为所述第一偏置时间间隔，R_x，z，m(τ_m)为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和所述竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值；

根据所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形、竖轴方向加速度波形和所述第二偏置时间间隔，按照如下公式（3）计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值，

$R_{y,z,m}\left({\mathrm{\τ}}_m\right)=\underset{i=N_{m-1}+1}{\overset{N_m}{\mathrm{\Σ}}}\{a_y(t_s\·i)-a_y[t_s(i-1)\left]\right\}\left\{a_z\right(t_s(i+{\mathrm{\τ}}_m)]-a_z[t_s(i-1+{\mathrm{\τ}}_m)\left]\right\}---\left(3\right)$

其中，在所述公式（3）中，τ_m为所述第二偏置时间间隔，R_y，z,m(τ_m)为所述第二坐标系中的竖轴方向加速度波形在第m周期时所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和所述竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，包括：

判断所述第一差分互相关值是否大于0，如果是，则确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的横轴的正方向相同，否则，确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的横轴的反方向相同；

判断所述第二差分互相关值是否大于0，如果是，则确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的纵轴的正方向相同，否则，确定所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的纵轴上的分量的方向和所述第二坐标系中的纵轴的反方向相同；

根据所述导航目标的运动方向在所述第二坐标系中的横轴上的分量的方向和纵轴上的分量的方向，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，包括：

根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，按照如下的公式（4）计算第三夹角，

θ=arctan[|R_x，z，m(τ_m)|/|R_x，y，m(τ_m)|]    （4）

其中，在所述公式（4）中，θ为所述第三夹角，R_x，z，m(τ_m)为所述第一差分互相关值，R_y，z，m(τ_m)为所述第二差分互相关值；

根据所述第三夹角，按照如下的公式（5）计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，

其中，在所述公式（5）中，

为所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角。

8.一种获取运动方向的装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于根据导航目标在第一坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，获取所述导航目标在第二坐标系中的横轴方向加速度波形、纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形，所述第一坐标系为导航设备自身的坐标系，所述第二坐标系的横轴和纵轴组成的平面与水平面平行；

计算模块，用于计算所述第二坐标系中的横轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第一差分互相关值，以及计算所述第二坐标系中的纵轴方向加速度波形和竖轴方向加速度波形的第二差分互相关值；

确定模块，用于根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，在平面坐标系中确定所述导航目标的运动轨迹所在的象限，所述平面坐标系为所述第二坐标系中的横轴和纵轴组成的坐标系；

第二获取模块，用于根据所述第一差分互相关值和所述第二差分互相关值，计算所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，并根据所述导航目标的运动轨迹在所述平面坐标系中所在的象限和所述导航目标与所述平面坐标系中的纵轴之间的夹角，获取所述导航目标的运动方向。

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