CN113624258A - 一种骑行高度校准方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种骑行高度校准方法及装置，该方法包括：获取第一时间段内的首次GPS定位高度；在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。从而可以提高骑行高度测量值的准确性，实现高度值的实时测量校准。
Description
技术领域
本发明属于骑行码表领域，尤其涉及一种骑行高度校准方法及装置。
背景技术
在自行车比赛中，高度及实时坡度是运动员必不可少的参考数据，高度可以用来指示自行车运动员当前所在的位置高度，坡度可以用来指示当前赛段的坡度情况，指导运动员合理调整变速、速度及踏频，合理分配自身体能，保证比赛或者训练能达到最佳效果。因此高度及坡度的实时性、准确性对于自行车运动员来说尤为重要，而且坡度也是由高度计算而来，所以骑行高度决定此两项数据的实时性、准确性。
传统高度测量方法有气压高度计、GPS、激光测距仪、超声波测距仪和雷达测距仪测量高度等，然而对于自行车而言，只有气压计、GPS能够应用于骑行设备上。而骑行场景一般较为复杂，气压计或GPS得到的高度值容易受到环境气候的影响，如空气湿度、气流以及高山树木等，导致高度值测量不准确。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种骑行高度校准方法及装置，用于解决高度测量值不准确的问题。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种骑行高度校准方法，包括：
获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种骑行高度校准装置，包括：
获取模块，用于获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
计算模块，用于在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
校准模块，用于若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
在本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本发明实施例中，基于GPS实时定位高度值与气压计高度值的差异，通过计算平均值，并判断方差范围，对GPS高度定位结果进行校正，可以有效提高高度测量值的准确性，实现高度值的实时校准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对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取其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种骑行高度校准方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种骑行高度校准方法的另一流程示意图；
图3为本发明的实施例提供的一种骑行高度校准装置的结构示意图；
图4为本发明的实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种骑行高度校准方法的流程示意图，包括：
S101、获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
所述第一时间段指的是GPS设备开启后的一段时间，如30s，即GPS开机第一次GPS首次定位后，剩余30秒定位数据不使用，并等待数据稳定。
可以理解的是，在一个实施例中，所述首次GPS定位高度，可以为导航地图、地图或手工测量输入的定位高度值。
S102、在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
所述第二时间段为第一时间段后的一段时间，在第二时间段内用于根据实时采集的气压高度与GPS实时定位高度(每秒获取一次GPS数据)的差值，计算偏移值和方差。
其中，对采样得到的气压原始值进行平均滤波；对平均滤波得到的气压值进行IIR滤波。
按n Hz的频率采样高度值，每秒将得到的大小处于中间的(2＊n)/3个数据通过平均滤波处理，滤除一部分异常的波动值，且不影响实时性。
IIR滤波中：y[n]＝b0*x[n]+b1*x[n-1]+b2*x[n-2]+b3*x[n-3]+a1*y[n-1]+a2*y[n-2]+a3*y[n-3]；
式中，y[n]为当前时刻计算得到的高度值，y[n-1]为上个时刻计算得到的高度值，y[n-2]为上上时刻计算得到的高度值。以此类推，x[n]为当前时刻的输入的原始高度值，x[n-1]为上个时刻输入的原始高度值，b0、b1、b2、b3表示各时刻输入的原始高度值的计算系数，a1、a2、a3表示各时刻计算得到的高度值的计算系数。
进一步的，根据骑行中的实际速度和坡度得到相邻时刻的高度差值，基于所述高度差值对气压计高度值过滤，若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异超过所述高度差值，则判定为异常跳变，采用上一时刻气压计高度值数据；若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异不超过所述高度差值，或异常跳变超过预定次数，则采用当前气压计高度值。
根据骑行的实际速度及坡度情况得到前后两秒的高度阈值，对气压采样数据进一步进行过滤，当本次高度与前次高度的差异在指定阈值之外，则认为是异常跳变，仍然使用上一次的高度值；当差异在指定阈值之内，或异常跳变持续超过5s，则更新本次高度值。
进一步的，基于加速计数据过滤异常波动。当骑行高度发生变化时，骑行上坡、下坡、平路状态有变化，进而在加速度传感器上表现出来的是三轴的加速度分量会发生变化，如果处于平路骑行过程中，气压出现异常波动此时加速度传感器的各轴分量不会出现波动，通过此条件可以进一步过滤掉异常的波动。
S103、若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
当气压高度与GPS定位高度的差值的方差小于预设阈值，可以将偏移值作为校准值对GPS定位高度进行校准。
其中，若高度差值的方差大于预设阈值，则继续计算预定时长内GPS实时定位高度与气压高度的差值的平均值，将平均值作为偏移值计算偏移值方差，直至方差小于预设阈值。
若校准到达预定时间，将预定时间对应的偏移值作为校准值。示例性的，当定位时间达2分钟，使用此时对应的偏移值为校准值，校准时间为定位后1～2分钟。
示例性的，第一次GPS定位后30秒数据不使用，等待稳定；将31～60秒的GPS高度与气压高度的差值的平均值作为偏移值，并计算其方差；若方差小于阈值，使用偏移值作为气压高度的校准值，此时校准时间为GPS定位后一分钟。若方差大于阈值，继续计算GPS高度与气压高度的差值的平均值，直到30秒内方差小于阈值，或定位时间达到2分钟，使用此时的偏移值为校准值。次数，校准时间为定位后1～2分钟。
可选的，实时计算GPS定位高度与气压计高度差值的平均值，将平均值作为偏移值，若偏移值方差小于预设阈值，且不处于骑行数据记录状态，则实时更新高度校准值；若偏移值方差小于预设阈值，且处于骑行数据记录状态，获取后台高度校准值进行更新。
校准完成后，继续计算GPS高度与气压高度的差值的平均值，若30秒方差小于阈值，且不在骑行记录状态，实时更新高度校准值；若30秒方差小于阈值，且在骑行记录状态，后台更新高度校准值。结束记录后立即启用后台校准值。在所述骑行记录状态中，自行车码表会实时采集车辆的GPS位置、速度、高度、踏频等实时骑行数据。
优选的，更新校准值时，当所述校准值小于预定值，对所述校准值进行负值过滤。如校准值输出高度小于10m，则随机调节校准偏移值使得最终输出高度范围在10～30m。
本实施例中，基于GPS信号好时得到的绝对高度，保证绝对高度的准确性；GPS高度整个设备开机过程中，只使用一次，其它时候使用气压计高度，确保高度的实时性；通过平均滤波、IIR滤波、极值过滤、加速度传感器过滤等方法，能过滤掉异常气压波动引起的高度的变化，确保气压计计算得到的高度的准确性。
在一个实施例中，如图2所示，定位设备开机后，获取GPS信号校准高度，判断是否校准条件，若满足校准条件，则直接获取GPS绝对高度。同时，基于设备气压计得到气压高度，滤波后，通过校准算法，对GPS定位高度和气压高度进行处理，得到校准后的高度值。
其中，所述校准算法中，对GPS定位高度和气压高度求差值，计算差值平均值并计算方差，进而根据方差判断是否利用差值平均值对GPS高度进行校准。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图3为本发明实施例提供的一种骑行高度校准装置的结构示意图，该装置包括：
获取模块310，用于获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
计算模块320，用于在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
其中，所述计算模块320包括：
滤波单元，用于对采样得到的气压原始值进行平均滤波，对平均滤波得到的气压值进行IIR滤波。
进一步的，还包括：
极值滤波单元，用于根据骑行中的实际速度和坡度得到相邻时刻的高度差值；基于所述高度差值对气压计高度值过滤；若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异超过所述高度差值，则判定为异常跳变，采用上一时刻气压计高度值数据；若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异不超过所述高度差值，或异常跳变超过预定次数，则采用当前气压计高度值。
进一步的，还包括：
异常波动滤除单元，用于基于加速计数据过滤异常波动。当骑行高度发生变化时，骑行上坡、下坡、平路状态有变化，进而在加速度传感器上表现出来的是三轴的加速度分量会发生变化，如果处于平路骑行过程中，气压出现异常波动此时加速度传感器的各轴分量不会出现波动，通过此条件可以进一步过滤掉异常的波动。
校准模块330，用于若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
其中，若高度差值的方差大于预设阈值，则继续计算预定时长内GPS实时定位高度与气压高度的差值的平均值，将平均值作为偏移值计算偏移值方差，直至方差小于预设阈值。
若校准到达预定时间，将预定时间对应的偏移值作为校准值。
可选的，实时计算GPS定位高度与气压计高度差值的平均值，将平均值作为偏移值，若偏移值方差小于预设阈值，且不处于骑行数据记录状态，则实时更新高度校准值；若偏移值方差小于预设阈值，且处于骑行数据记录状态，获取后台高度校准值进行更新。
优选的，更新校准值时，对所述校准值进行负值过滤。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和模块的具体工作过程可以参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
图4是本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备用于对自行车骑行高度校准。如图4所示，该实施例的电子设备4包括：存储器410、处理器420以及系统总线430，还可以包括气压传感器、GPS等硬件，所述存储器410包括存储其上的可运行的程序4101，本领域技术人员可以理解，图4中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
下面结合图4对电子设备的各个构成部件进行具体的介绍：
存储器410可用于存储软件程序以及模块，处理器420通过运行存储在存储器410的软件程序以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理。存储器410可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据(比如缓存数据)等。此外，存储器410可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
在存储器410上包含网络请求方法的可运行程序4101，所述可运行程序4101可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器410中，并由处理器420执行，以实现骑行高度校准等，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序4101在所述电子设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序4101可以被分割为获取模块、计算模块和校准模块。
处理器420是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器410内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器410内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体状态监控。可选的，处理器420可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器420可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器420中。
系统总线430是用来连接电子设备内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如PCI总线、ISA总线、VESA总线等。处理器420的指令通过总线传递至存储器410，存储器410反馈数据给处理器420，系统总线430负责处理器420与存储器410之间的数据、指令交互。当然系统总线430还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。
在本发明实施例中，该电子设备所包括的处理420执行的可运行程序包括：
获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差
若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种骑行高度校准方法，其特征在于，包括：
获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值包括：
对采样得到的气压原始值进行平均滤波；
对平均滤波得到的气压值进行IIR滤波。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值包括：
根据骑行中的实际速度和坡度得到相邻时刻的高度差值；
基于所述高度差值对气压计高度值过滤；
若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异超过所述高度差值，则判定为异常跳变，采用上一时刻气压计高度值数据；若当前气压计高度值与上一时刻气压计高度值差异不超过所述高度差值，或异常跳变超过预定次数，则采用当前气压计高度值数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准还包括：
如果方差大于预设阈值，则继续计算预定时长内GPS实时定位高度与气压高度的差值的平均值，将平均值作为偏移值计算偏移值方差，直至方差小于预设阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将平均值作为偏移值计算偏移值方差，直至方差小于预设阈值还包括：
若校准到达预定时间，将预定时间对应的偏移值作为校准值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准包括：
实时计算GPS定位高度与气压计高度差值的平均值，将平均值作为偏移值，若偏移值方差小于预设阈值，且不处于骑行数据记录状态，则实时更新高度校准值；
若偏移值方差小于预设阈值，且处于骑行数据记录状态，获取后台高度校准值进行更新。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准包括：
当所述校准值小于预定值，则对所述校准值进行负值过滤。
8.一种骑行高度校准装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一时间段内的首次GPS定位高度；
计算模块，用于在第二时间段内计算GPS实时定位高度与气压计高度差值的平均值，将所述平均值作为偏移值，计算偏移值方差；
校准模块，用于若方差小于预设阈值，则将偏移值作为校准值对首次GPS定位高度进行校准。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的一种骑行高度校准方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至7任一项所述的一种骑行高度校准方法的步骤。
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