CN110020445B - 一种分配互补权重参数的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分配互补权重参数的方法及装置，该方法包括：判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；若是，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；否则，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数。本申请的方案，根据磁场质量的状态设置互补权重参数，磁场质量状态不同时，互补权重参数的值不同，且磁场处于干扰状态时的互补权重参数值大于磁场处于稳定状态时的互补权重参数值，所以，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以相应地更改互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重，提高了对电子设备的空间姿态估算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别是涉及一种分配互补权重参数的方法及装置。
背景技术
方向估计是步行者轨迹推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)中非常重要的组成部分，现有技术融合陀螺仪、磁力计和加速计计算电子设备在空间中的姿态。
具体地，通过加速计和磁力计计算电子设备在空间中的第一姿态角，即第一欧拉角(Euler1)，通过陀螺仪计算电子设备在空间中的第二姿态角，即第二欧拉角(Euler2)，而后通过互补滤波的方式计算融合之后的第三欧拉角(Euler3)，其中，计算融合之后的第三欧拉角所采用的公式为Euler 3＝(1-a)*Euler1+a*Euler2，a为在[0,1]之间的互补权重参数。
在对现有技术进行研究的过程中，发明人发现，受周围环境(如磁场所在的空间为室内环境)的影响，电子设备所在空间的磁场可能被干扰，这将导致磁力计测得的姿态不准确，从而使获得的Euler1不准确。此时，如果保持互补权重参数a的值不变，而不降低Euler1在互补滤波中的权重，那么计算得到的Euler 3将会具有较大的误差。
因此，亟需一种能够合理分配互补权重参数的技术方案。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种分配互补权重参数的方法及装置，以实现合理分配互补权重参数，技术方案如下：
一种分配互补权重参数的方法，包括：
判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
若是，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
否则，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数。
优选地，所述判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定之前，还包括：
判断所述电子设备是否位于室内；
若是，执行所述判断所述电子设备所处环境的磁场质量是否稳定的步骤，相应地，所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值；
若否，将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于所述第一常数。
优选地，当所述电子设备位于室内时，还包括：
判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同；
若否，采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角。
优选地，所述判断电子设备是否位于室内，包括：
获得所述电子设备所处环境的光线亮度、所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所处电子设备所处环境进行加权评分；
判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
若是，确认所述电子设备位于室内。
一种分配互补权重参数的装置，包括：
第一判断单元，用于判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
第一设置单元，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量稳定时，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
第二设置单元，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量不稳定时，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数。
优选地，还包括：
第二判断单元，用于所述第一判断单元判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定之前，判断所述电子设备是否位于室内；
执行单元，用于当所述第二判断单元判断所述电子设备位于室内时，执行所述判断所述电子设备所处环境的磁场质量是否稳定的步骤，相应地，所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值；
第三设置单元，用于当所述第二判断单元判断所述电子设备位于室外时，将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于所述第一常数。
优选地，还包括：
第三判断单元，用于当所述第二判断单元确定所述电子设备位于室内时，判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同；
更新单元，用于当所述第三判断单元判断所述上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态不相同时，采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角。
优选地，所述第二判断单元，包括：
获得单元，用于获得所述电子设备所处环境的光线亮度、所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
评分单元，用于根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所处电子设备所处环境进行加权评分；
第四判断单元，用于判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
确定单元，用于当所述加权评分的结果满足评分阈值时，确认所述电子设备位于室内。
本发明实施例提供的技术方案，根据磁场质量的状态设置互补权重参数，磁场质量状态不同时，互补权重参数的值不同，且磁场处于干扰状态时的互补权重参数值大于磁场处于稳定状态时的互补权重参数值，所以，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以相应地更改互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重，提高了对电子设备的空间姿态估算的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种分配互补权重参数的方法的一种流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种分配互补权重参数的方法的另一种流程示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种分配互补权重参数的装置的一种结构示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种分配互补权重参数的装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的分配互补权重参数的方法的一种实现流程图，所述方法包括：
步骤S101、判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定，若是，执行步骤S102，否则执行步骤S103；
由于磁场稳定与否直接影响了通过磁力计对电子设备姿态的计算，进一步影响了互补滤波中对互补滤波权重参数的分配，所以，在对互补滤波权重参数分配时，首先判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定。
步骤S102、将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
当确定电子设备所处环境的磁场质量稳定时，将互补权重参数设为第一常数，如0.5，0.9等，并同时对磁场质量状态进行标识。
步骤S103、将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数。
当确定电子设备所处环境的磁场质量受到干扰时，将互补权重参数设为第二常数，如1，同时也对磁场质量状态进行标识，由于磁场质量收到干扰时，需要降低Euler1在互补滤波中的权重，所以，相对于电子设备所处环境的磁场质量稳定时对互补滤波权重参数所设置的第一常数，电子设备所处环境的磁场质量受到干扰时对互补滤波权重参数所设置的第二常数大于第一常数。
本发明实施例提供的技术方案，根据磁场质量的状态设置互补权重参数，磁场质量状态不同时，互补权重参数的值不同，且磁场处于干扰状态时的互补权重参数值大于磁场处于稳定状态时的互补权重参数值，所以，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以相应地更改互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重，提高了对电子设备的空间姿态估算的准确性。
请参阅图2，图2为本发明实施例提供的分配互补权重参数的方法的一种实现流程图，所述方法包括：
步骤S201、判断电子设备是否位于室内，若是，执行步骤S203，否则，执行步骤S202；
在室内和室外两种情况下，磁场质量有较大区别。在室外情况下，磁场相对稳定，而在室内情况下，磁场容易受到较大干扰。因此，首先进行室内外检测，并对室内外情况设置不同的互补权重参数。
判断电子设备是否位于室内，具体可以通过电子设备所处环境的光线亮度、电子设备所接收卫星的个数及接收的卫星的信噪比来实现，具体地，可以通过以下步骤实现：
获得所述电子设备所处环境的光线亮度，所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所处电子设备所处环境进行加权评分；
判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
若否，表明所述电子设备位于室外，执行所述将所述互补权重参数设为第三常数的步骤。
步骤S202、将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于第一常数；
由于室外情况下，磁场相对稳定，不易受到干扰，所以，在设置互补权重参数时，尽可能使Euler1与Euler2在互补滤波中所占的权重相差不多，如，将第三常数设为0.5。
另外，由于室外相对于室内，磁场更不易受到干扰，所以，电子设备位于室外时所设置的互补滤波参数小于电子设备位于室内时、磁场质量稳定时所设置的互补滤波参数，即第三常数小于第一常数。
步骤S203、判断所述室内的磁场质量是否稳定，若是，执行步骤S204，否则，执行步骤S205；
步骤S204、将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值。
步骤S205、将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数；
当磁场受到干扰时，为了减低Euler1在互补滤波中的权重，相对于磁场稳定时设置的互补权重参数，第二常数大于第一常数，如，将第一常数设为0.9，将第二常数设为1。由于通常情况下，陀螺仪不受磁场的影响，所以在检测到磁场有较大干扰时，将互补权重参数设为1，使得互补滤波仅仅依靠陀螺仪。
步骤S206、判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同，若是，不做处理，否则，执行步骤S207；
步骤S207、采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角。
由于现有的磁场检测方案只能滞后检测磁场质量情况，并不能做到实时检测，因此，在检测到上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态不同时，需要回溯更新之前预设时间长度内所有的第三欧拉角，以此降低磁场对姿态角的影响，减小姿态估计的误差。
本方案中，可以通过在互补滤波加入回溯更新参数来实现第三欧拉角的回溯更新。由于室外的场景中磁场不易受到干扰质量稳定，可以将所述回溯更新参数设置为0，表示互补滤波不需要回溯更新历史角度；同时，在室内情况中磁场容易有较大干扰，当检测到上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态不同时，可以将所述回溯更新参数设置为1，表示互补滤波需要回溯更新历史角度。对应的，互补滤波过程中可以根据回溯更新参数的值，确定是否回溯更新当前时刻之前设定时间内的第三欧拉角。
本发明实施例提供的技术方案，在分配互补权重参数时，不仅考虑了室内、室外两种情况，而且，当电子设备处于室内时，还依据室内的磁场质量状态，对互补权重参数的分配进行了更进一步的划分，所以，采用本实施例的方案，根据电子设备所处的环境，可以相应地为互补权重参数设置合理的值，从而，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以降低互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重。另外，本实施例还可以根据当前时刻的磁场质量状态回溯更新磁场质量状态发生改变之前预设时间长度的第三欧拉角，以此提高降低磁场对姿态角的影响，减小姿态估计的误差。
请参阅图3，图3为本发明实施例提供的分配互补权重参数装置的一种结构示意图，该装置结构示意图中的各单元的工作过程参照图1对应的实施例中方法的执行过程，该装置包括：
第一判断单元301，用于判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
第一设置单元302，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量稳定时，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
第二设置单元303，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量不稳定时，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数。
本发明实施例提供的方案，根据磁场质量的状态设置互补权重参数，磁场质量状态不同时，互补权重参数的值不同，且磁场处于干扰状态时的互补权重参数值大于磁场处于稳定状态时的互补权重参数值，所以，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以相应地更改互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重，提高了对电子设备的空间姿态估算的准确性。
请参阅图4，图4为本发明实施例提供的分配互补权重参数装置的一种结构示意图，该装置结构示意图中的各单元的工作过程参照图2对应的实施例中方法的执行过程，该装置包括：
第一判断单元401，用于判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
第一设置单元402，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量稳定时，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
第二设置单元403，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量不稳定时，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数；
第二判断单元404，用于所述第一判断单元401判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定之前，判断所述电子设备是否位于室内；
执行单元405，用于当所述第二判断单元404判断所述电子设备位于室内时，执行所述判断所述电子设备所处环境的磁场质量是否稳定的步骤，相应地，所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值；
第三设置单元406，用于当所述第二判断单元404判断所述电子设备位于室外时，将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于所述第一常数。
第三判断单元407，用于当所述第二判断单元404确定所述电子设备位于室内时，判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同；
更新单元408，用于当所述第三判断单元407判断所述上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态不相同时，采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角；
其中，所述第二判断单元，包括：
获得单元，用于获得所述电子设备所处环境的光线亮度、所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
评分单元，用于根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所处电子设备所处环境进行加权评分；
第四判断单元，用于判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
确定单元，用于当所述加权评分的结果满足评分阈值时，确认所述电子设备位于室内。
本发明实施例提供的技术方案，在分配互补权重参数时，不仅考虑了室内、室外两种情况，而且，当电子设备处于室内时，还依据室内的磁场质量状态，对互补权重参数的分配进行了更进一步的划分，所以，采用本实施例的方案，根据电子设备所处的环境，可以相应地为互补权重参数设置合理的值，从而，当电子设备所在空间的磁场被干扰时，可以降低互补权重参数的取值，以此降低了Euler1在互补滤波中的权重。另外，本实施例还可以根据当前时刻的磁场质量状态回溯更新磁场质量状态发生改变之前预设时间长度的第三欧拉角，以此提高降低磁场对姿态角的影响，减小姿态估计的误差。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种分配互补权重参数的方法，所述互补权重参数用于通过互补滤波的方式对第一欧拉角和第二欧拉角进行融合计算以得到第三欧拉角，其中所述第一欧拉角是通过加速度计和磁力计计算出的电子设备在空间中的姿态角，所述第二欧拉角是通过陀螺仪计算出的电子设备在空间中的姿态角，所述互补权重参数作为所述第二欧拉角的权重，其特征在于，所述方法包括：
判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
若是，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
否则，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数；
所述判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定之前，还包括：
判断所述电子设备是否位于室内；
若是，执行所述判断所述电子设备所处环境的磁场质量是否稳定的步骤，相应地，所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值；
若否，将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于所述第一常数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述电子设备位于室内时，还包括：
判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同；
若否，采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述判断电子设备是否位于室内，包括：
获得所述电子设备所处环境的光线亮度、所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所述电子设备所处环境进行加权评分；
0判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
若是，确认所述电子设备位于室内。
4.一种分配互补权重参数的装置，所述互补权重参数用于通过互补滤波的方式对第一欧拉角和第二欧拉角进行融合计算以得到第三欧拉角，其中所述第一欧拉角是通过加速度计和磁力计计算出的电子设备在空间中的姿态角，所述第二欧拉角是通过陀螺仪计算出的电子设备在空间中的姿态角，所述互补权重参数作为所述第二欧拉角的权重，其特征在于，所述装置包括：
第一判断单元，用于判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定；
第一设置单元，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量稳定时，将所述互补权重参数设为第一常数，并将磁场质量状态标识为稳定状态；
第二设置单元，用于当所述第一判断单元判断所述电子设备所处环境的磁场质量不稳定时，将所述互补权重参数设为第二常数，并将磁场质量状态标识为干扰状态，所述第二常数大于第一常数；
所述装置还包括：
第二判断单元，用于所述第一判断单元判断电子设备所处环境的磁场质量是否稳定之前，判断所述电子设备是否位于室内；
执行单元，用于当所述第二判断单元判断所述电子设备位于室内时，执行所述判断所述电子设备所处环境的磁场质量是否稳定的步骤，相应地，所述第一常数为所述电子设备位于室内且磁场质量稳定时，所设置的所述互补权重参数的值；
第三设置单元，用于当所述第二判断单元判断所述电子设备位于室外时，将所述互补权重参数设为第三常数，所述第三常数小于所述第一常数。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：
第三判断单元，用于当所述第二判断单元确定所述电子设备位于室内时，判断上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态是否相同；
更新单元，用于当所述第三判断单元判断所述上一时刻的磁场质量状态与当前时刻的磁场质量状态不相同时，采用所述当前时刻的互补权重参数更新所述当前时刻之前、预设时间长度内的所有第三欧拉角。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述第二判断单元，包括：
获得单元，用于获得所述电子设备所处环境的光线亮度、所述电子设备所接收的卫星个数及接收的卫星的信噪比；
评分单元，用于根据所述光线亮度、所述卫星个数及所述信噪比对所述电子设备所处环境进行加权评分；
第四判断单元，用于判断所述加权评分的结果是否满足评分阈值；
确定单元，用于当所述加权评分的结果满足评分阈值时，确认所述电子设备位于室内。
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