CN103542864B - 一种惯性导航中计步的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种惯性导航中计步的方法及装置，属于定位技术领域。所述方法包括：当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中所述电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断所述用户行进过程中是否进行了转向；当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期不进行计步；当所述用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。本发明避免了由于计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此提高了定位时获取位置的准确度。

Description

一种惯性导航中计步的方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种惯性导航中计步的方法及装置。

背景技术

随着定位技术的快速发展，以及人们对室内位置服务的需求不断增加，出现了行人航迹推算的定位方式，属于惯性导航，可以使得用户在传统的定位方式无效的室内，获取到定位服务。其原理是指从一个已知的坐标位置开始，通过传感器获取行人在该位置的运动方向、速度等数据来推算行人在下一时刻出现的位置的过程。

具体的，主要采用推算用户的步数以及步长来获取用户的相对位移，并通过传感器计算用户移动的方向最终确定用户的位置。其中，确定步数的计步过程为分别获取惯性仪器中的加速度传感器中各轴的加速度波形，将各轴的加速度波形转换至地理坐标系中；获取地理坐标系中竖轴的加速度波形，当检测到该地理坐标系中的竖轴的加速度波形到达一个正弦周期时，则确定检测到用户完成一个计步周期。

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：

由于某些计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此导致用户在转向后朝着原方向运动，而在确定正确的移动方向之前的这些被计步的步数最终会使得导航过程获取到错误的位置。

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惯性导航中计步的方法及装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种惯性导航中计步的方法，所述方法包括：

当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中所述电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断所述用户行进过程中是否进行了转向；

当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期不进行计步；

当所述用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，所述根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步，包括：

当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一；

当预先设置的转动标记参数大于所述第一预设阈值时，则根据所述终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，所述根据所述终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步，包括：

当所述第一角度和所述第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加；

当所述第一角度和所述第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

其中，所述根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步之后，所述方法还包括：

当计算后的所述预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将所述总计步值与第四预设数值相加，并与所述计算后的所述预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

其中，所述当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期检测到的所述用户行进的一步不进行计步之后，所述方法还包括：

将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。

另一方面，提供了一种惯性导航中计步的装置，所述装置包括：

判断模块，用于当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中所述电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断所述用户行进过程中是否进行了转向；

第一计步模块，用于当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期不进行计步；

第二计步模块，用于当所述用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，所述第二计步模块，包括：

第一计步单元，用于当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一；

第二计步单元，用于当预先设置的转动标记参数大于所述第一预设阈值时，则根据所述终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，所述第二计步单元，包括：

第一计步子单元，用于当所述第一角度和所述第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加；

第二计步子单元，用于当所述第一角度和所述第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

其中，所述装置还包括：

第三计步模块，用于当计算后的所述预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将所述总计步值与第四预设数值相加，并与所述计算后的所述预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

其中，所述装置还包括：

重置模块，用于将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过判断用户行进过程中是否进行了转向，若转向则不对当前计步周期进行计步，若未转向则根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。避免了由于计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此提高了定位时获取位置的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的惯性导航中计步的方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的惯性导航中计步的方法流程图；

图3是本发明实施例三提供的惯性导航中计步的装置结构示意图。

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惯性导航中计步的方法，参见图1，方法流程包括：

101：当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断用户行进过程中是否进行了转向；

102：当用户行进过程中进行了转向时，则对当前计步周期不进行计步；

103：当用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，计步是累加总步数，当确定当前计步周期中允许计步时对总步数进行加一的处理。

本发明实施例通过判断用户行进过程中是否进行了转向，若转向则不对当前计步周期进行计步，若未转向则根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。避免了由于计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此提高了定位时获取位置的准确度。

实施例二

本发明实施例提供了一种惯性导航中计步的方法，参见图2，方法流程包括：

201：当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断用户行进过程中是否进行了转向，当转向时执行步骤202，未转向时执行步骤204。

其中，检测用户完成一个计步周期的过程为：

获取终端中的加速度传感器的坐标系的横轴、纵轴以及竖轴的加速度波形；

将获取到的加速度传感器的坐标系的横轴、纵轴以及竖轴的加速度波形转换到地理坐标系中，并获取转换后的地理坐标系的竖轴的加速度波形；

根据当检测到地理坐标系的竖轴的加速度波形到达一个正弦周期时，则确定检测到用户行进过程中完成计步周期。

终端通过自身携带的惯性仪器中的加速度传感器中获取到各轴的加速度波形，并将各轴的加速度波形转换到地理坐标系中，转换后该地理坐标系的各轴方向的上加速度波形为正弦波形。

在地理坐标系中的竖轴上的加速度波形中选取起始标记位置以及终止标记位置，从起始标记位置至终止标记位置之间为一个完整的正弦周期，其中，一个完整的正弦周期表示用户行进过程中完成了一个计步周期。因此，每当检测到该地理坐标系中的竖轴上的加速度波形中到达终止位置时，则确定检测到用户行进过程中完成一个计步周期。

其中，终端记录用户行进过程中行进的每一步的过程中电子罗盘获取到的水平投影角度，因此将当前行进一步的周期与上一个行进一步的周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度与第二水平投影角度进行对比，当这两个水平投影角度之间的差值的绝对值如果大于第三预设角度，则确定用户行进过程中进行了转向。一般情况下设置第三预设角度为60度。

202：当用户行进过程中进行了转向时，则对当前计步周期不进行计步。

当确定用户行进时进行了转向，则当前的一步并不计入总步数中。在之后的行进过程中根据预设的两个参数即：预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定用户行进中的每一个计步周期是否进行计步。

其中，对于预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数的初始值，可以设置这两个参数的初始值为-1。对于预先设置的转动标记参数来说，若用户一直未进行转向，则并不考虑转向后对计步的处理过程，因此每次检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据用户未转向的行进过程以及预先设置的转动标记参数的初始值为-1，则为该计步周期进行计步。对于预先设置的翘起标记来说，当用户进行转向时，才会根据本发明实施例提供的对转向后计步的控制策略对计步进行判断，此时会对该预先设置的翘起标记参数进行重置，因此初始时该值的具体内容并不重要，还可以将其设置为其他数值，在此并不作出限定。

进一步的，在确定用户行进过程中转向后，需要对预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数进行重置，重置为预先设定的数值，并在之后的行进的计步周期中根据条件对这两个参数进行进一步的调整。因此步骤202之后执行步骤203。

203：将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。

204：当用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前周期检测到的用户行进的一步进行计步的过程具体为：

2041：当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一。

其中，第一预设阈值在此时可以设置为-1。对于预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值的情况，可以为两种：

第一种情况为预先设置的转动标记参数为初始时设置的-1，此次用户行进过程中用户从未转向过，此时该预先设置的转动标记参数等于第一预设阈值，那么此时对用户当前行进的计步周期进行计步，将总计步值加一处理。

第二种情况为之前行进的计步周期中，用户进行了转向，因此开始了转向后的计步控制策略流程，两个参数预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数被重置，并且经过了一定数量的计步周期后，根据计步控制策略中对每一个计步周期的处理后预先设置的转动标记参数达到了第一预设阈值，那么此时对用户当前行进的计步周期进行计步，将总计步值加一处理。

此时，对于第二种情况中对总计步值加一的处理，是由于将预先设置的转动标记参数经过重置为第一预设阈值后，又经过了第一预设阈值对应数量的计步周期，将某些转向算法带来的数据滞后性通过计步控制策略中该参数对应的处理，此时确定的方向是准确的，因此，会对当前计步周期进行计步。

2042：当预先设置的转动标记参数大于第一预设阈值时，则根据终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，终端内置有惯性仪器，该惯性仪器中内置有加速度传感器，在用户携带终端移动时，该加速度传感器会获取到传感器中内置坐标系对应的三轴中各轴对应的加速度，即横轴、竖轴、纵轴对应的加速度。根据各轴的加速度可以根据预设的公式计算终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度。

具体地，根据加速度传感器的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，按照如下的公式（1）计算加速度传感器的坐标系中的纵轴与水平面的夹角，即俯仰角的第一角度，以及根据加速度传感器的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，按照如下的公式（2）计算加速度传感器的坐标系中的横轴与水平面的夹角，即横滚角的第二角度，

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

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

其中，在公式（1）中，α为加速度传感器的坐标系中的纵轴与水平面的夹角即俯仰角，β为加速度传感器的坐标系中的横轴与水平面的夹角即横滚角，A_X为加速度传感器的坐标系中的横轴方向的加速度，A_Y为加速度传感器的坐标系中的纵轴方向的加速度，A_Z为加速度传感器的坐标系中的竖轴方向的加速度。

其中，根据终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步的过程具体为：

20421：当第一角度和第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加。

其中，预设角度可以设置为5度。此时若有一个角度大于预设角度，则为用户手持终端时，终端的某一端翘起。其中，第三预设数值一般设置为1。

其中，终端的翘起方向在用户行进过程中时，一般情况下终端的姿态并不会处于水平状态，因此终端自身的坐标系中会有一个方向与水平面之间的夹角是正值，对于该与水平面之间的夹角为正值对应的终端的方向即为终端的翘起方向。正常情况下，用户行进过程中的翘起方向即为终端当前运动的方向。此时允许计步的目的是由于终端的某一端翘起，可以选用翘起航向角算法计算当前的用户移动方向。

例如：当前的预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数分别为：（7，0），那么此时进行操作后，对应的预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数计算后的值为：（6，1）。

20422：当第一角度和第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

其中，此种情况中终端并没有满足翘起一端的条件，因此并不对此时的计步周期进行计步，仅对预先设置的转动标记参数进行处理。

205：当计算后的预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将总计步值与第四预设数值相加，并与计算后的预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

在通过步骤20421或步骤20422中对预先设置的转动标记参数的处理后，进一步的对判断计算后的预先设置的转动标记参数是否为第二预设阈值，其中第二预设阈值可以设置为0。此时，经过多个计步周期中对预设的转动标记参数的修改，若此时该值等于第二预设阈值，那么对总计步值进行重新计算，目的是修正由于某些计算用户移动方向的算法的数据滞后性对计步造成的错误。该错误由于计步后的方向未及时更新，导致的获取到正确的移动方向之前的计步会造成定位错误。

通过对总计步值的修正，并根据修正后的总计步值对当前的位置进行重新的确定，以使当前的定位得到正确的位置。

其中，第四预设数值可以设置为7。

本发明实施例通过判断用户行进过程中是否进行了转向，若转向则不对当前计步周期进行计步，若未转向则根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。避免了由于计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此提高了定位时获取位置的准确度。

实施例三

本发明实施例提供了一种惯性导航中计步的装置，参见图3，该装置包括：

判断模块301，用于当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断用户行进过程中是否进行了转向；

第一计步模块302，用于当用户行进过程中进行了转向时，则对当前计步周期不进行计步；

第二计步模块303，用于当用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，第二计步模块302，包括：

第一计步单元，用于当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一；

第二计步单元，用于当预先设置的转动标记参数大于第一预设阈值时，则根据终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

其中，第二计步单元，包括：

第一计步子单元，用于当第一角度和第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加；

第二计步子单元，用于当第一角度和第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

其中，装置还包括：

第三计步模块304，用于当计算后的预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将总计步值与第四预设数值相加，并与计算后的预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

其中，装置还包括：

重置模块305，用于将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。

本发明实施例通过判断用户行进过程中是否进行了转向，若转向则不对当前计步周期进行计步，若未转向则根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。避免了由于计算终端运动方向的算法的数据延后性，导致用户在转向后进行定位时未能及时确定转向后的运动方向，因此提高了定位时获取位置的准确度。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

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)

1.一种惯性导航中计步的方法，其特征在于，所述方法包括：

当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中所述电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断所述用户行进过程中是否进行了转向；

当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期不进行计步；

当所述用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步；

其中，所述根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步，包括：

当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一；

当预先设置的转动标记参数大于所述第一预设阈值时，则根据终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步，包括：

当所述第一角度和所述第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加；

当所述第一角度和所述第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步之后，所述方法还包括：

当计算后的所述预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将所述总计步值与第四预设数值相加，并与计算后的所述预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期检测到的所述用户行进的一步不进行计步之后，所述方法还包括：

将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。

5.一种惯性导航中计步的装置，其特征在于，所述装置包括：

判断模块，用于当检测到用户行进过程中完成一个计步周期时，根据当前计步周期中电子罗盘获取到的第一水平投影角度和上一个计步周期中所述电子罗盘获取到的第二水平投影角度，判断所述用户行进过程中是否进行了转向；

第一计步模块，用于当所述用户行进过程中进行了转向时，则对所述当前计步周期不进行计步；

第二计步模块，用于当所述用户行进过程中未进行转向时，根据预先设置的转动标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步；

其中，所述第二计步模块，包括：

第一计步单元，用于当预先设置的转动标记参数小于或等于第一预设阈值时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一；

第二计步单元，用于当预先设置的转动标记参数大于所述第一预设阈值时，则根据终端当前姿态相对于水平面的俯仰角的第一角度和横滚角的第二角度，以及预先设置的转动标记参数和预先设置的翘起标记参数，确定是否对当前计步周期进行计步。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第二计步单元，包括：

第一计步子单元，用于当所述第一角度和所述第二角度中大于或等于预设角度时，则对当前计步周期进行计步，将总计步值加一，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减，将预先设置的翘起标记参数与第三预设数值相加；

第二计步子单元，用于当所述第一角度和所述第二角度都小于预设角度时，则对当前计步周期不进行计步，并将预先设置的转动标记参数与第三预设数值相减。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三计步模块，用于当计算后的所述预先设置的转动标记参数为第二预设阈值时，将所述总计步值与第四预设数值相加，并与计算后的所述预先设置的翘起标记参数相减得到重新确定的总计步值。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

重置模块，用于将重置预先设置的转动标记参数为第一预设数值，重置预先设置的翘起标记参数重置为第二预设数值。