CN114427860B - 一种消防员步态与姿态检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消防员步态与姿态检测方法，包括：消防员每迈出一步，通过传感器测量得到对应的基本状态参数；对所述基本状态参数进行派生，得到扩展状态参数；根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态；将确定的消防员所处运动步态或姿态数据回传给指挥端。本发明嵌入一个惯性处理层，对惯性数据(速度、位置、姿态角)单独分析来判断人员的行动状态，分析火灾消防人员的行动，并将其分类为：正常行走、奔跑、静止、匍匐前进、自由落体、上楼、下楼等状；此方法仅通过安装在足部的惯性传感器来实时监测消防员的动作和姿态姿势的性质，并在消防员可能无意识且无法沟通的情况下进行灵活预警。

Description

一种消防员步态与姿态检测方法
技术领域
本发明属于步态检测及生理信息检测技术领域，尤其涉及一种消防员步态与姿态检测方法。
背景技术
步态检测是一种新兴的生物特征识别检测技术，其主要研究应用在于通过检测人们走路的方式姿态进行身份鉴别。通过不同运动形式，例如：走、跑、爬、上下楼，自由落体时身体部位运动形式的不同，来捕捉判断具体的人物运动行为。
火场中消防员步态与姿态难以被火场外指挥端获取，无法了解消防员运动状态，本领域技术人员亟需上述问题。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种消防员步态与姿态检测方法，可实现火场中消防员步态与姿态的检测。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种消防员步态与姿态检测方法，包括：
消防员每迈出一步，通过传感器测量得到对应的基本状态参数；
对所述基本状态参数进行派生，得到扩展状态参数；
根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态；
将确定的消防员所处运动步态或姿态数据回传给指挥端。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，基本状态参数，包括：
当前第i步的步数索引：i；
从任务开始到当前第i步的时间T(i)；
地球坐标系下当前第i步对应的矢量位置：P(i)；
地球坐标系下当前第i步对应的姿态角矢量：β(i)；其中，姿态角矢量β(i)包括：俯仰角θ(i)、翻滚角和偏航角ψ(i)。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，扩展状态参数，包括：
地球坐标系下当前第i步对应的速度矢量：V(i)；
V(i)在水平面上的速度绝对值：Vxy(i)；
从地球坐标系到载体坐标系的旋转矩阵：C(i)；
从地球坐标系到载体坐标系的旋转矢量：R(i)；
当前第i步对应的倾斜角：Rxy(i)。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，
V(i)的计算公式如下：
Vxy(i)的计算公式如下：
其中，Vz(i)、Vy(i)和Vx(i)为V(i)的三轴分量；
C(i)的计算公式如下：
R(i)的计算公式如下：
R(i)＝(Rx(i),Ry(i),Rz(i))
Rx(i)＝m(C32(i)-C23(i))
Ry(i)＝m(C13(i)-C31(i))
Rz(i)＝m(C21(i)-C12(i))
r＝arccos[0.5(C11(i)+C22(i)+C33(i))]
其中，Rx(i)、Ry(i)和Rz(i)为R(i)的三轴分量，Cpq(i)为旋转矩阵C(i)中的元素；
Rxy(i)的计算公式如下：
在上述消防员步态与姿态检测方法中，状态判断准则，包括：
判断准则1：跑动状态判断准则RD：
RD(i,THRα,TI)＝mean(Vxy(i-k))＞THRα
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则2：站立状态判断准则SUD：
SUD(i,THRβ,TI)＝max(Rxy(i-k))＞THRβ
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则3：相对静止状态判断准则AMD：
AMD(i,PTHRα,TI)＝max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRα
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则4：绝对静止状态判断准则MD：
MD(i,PTHRβ,RTHR,TI)＝
max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRβ
AND
max(mod(R(i-k)-R(i-k-1)))＜RTHR
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则5：下楼状态判断准则GDD：
GDD(i,THR1,THR2,THR3)＝
(dhTotal＜-THR1)AND(dhMax＜THR2)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(|Pz(i-k)-Pz(i-k-1)|)
(max for k＝0:N-2)
Being N the smaller integer such that
(sigma for k＝0:N-2)
判断准则6：上楼状态判断准则GUD：
GUD(i,THR4,THR5,THR6)＝
(dhTotal＞THR4)AND(dhMax＜THR5)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(|Pz(i-k)-Pz(i-k-1)|)
(max for k＝0:N-2)
Being N the smaller integer such that
(sigma for k＝0:N-2)
判断准则7：自由落体状态判断准则FFD：
FDD(i,THRγ,TI)＝Pz(i-1)-Pz(i)＞THRγ
其中，k表示一个时间间隔内所有的满足条件的时间点值，TI表示时间间隔，N表示满足最近N步总高度变化大于THR3的最小值，THRα表示速度阈值，THRβ表示角度阈值，PTHRα表示第一距离阈值，PTHRβ表示第二距离阈值，RTHR示旋转角度阈值，THR1表示第一高度阈值，THR2表示第二高度阈值，THR3表示第三高度阈值，THR4表示第四高度阈值，THR5表示第五高度阈值，THR6表示第六高度阈值，THRγ表示第七高度阈值。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为自由落体状态：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝a时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态；
当消防员的前一状态为非奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝b时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为跑动状态：
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，且判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态；
当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，且判断准则1条件成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态；
当消防员的前一状态既不为上楼状态也不为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，根据基本状态参数和扩展状态参数，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为行走状态：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为静止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为静止状态：
当消防员的前一状态为行走状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3成立，则确定消防员的当前状态为静止状态；
当消防员的前一状态为自由落体状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2成立，则确定消防员的当前状态为静止状态；
当整体系统初启动时，若消防员的当前状态满足：判断准则4成立，则确定消防员的当前状态为静止状态。
在上述消防员步态与姿态检测方法中，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为匍匐前进状态：
当消防员的前一状态为行走或停止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2不成立，且判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为匍匐前进状态。
本发明具有以下优点：
(1)本发明仅利用惯性传感器数据，便可对消防人员实际工作情景中可能出现的多种运动状态进行判断识别，进而完成远程监控，危险预警等功能。
(2)本发明判断流程自动化程度高，不需要设备携带人员进行操作，符合实际生产工作中，服务消防人员的相干技术产品不应给其带来学习成本及使用成本的实际需求。
(3)本发明利用有限状态机的形式，分析实际情境中消防员各类可能出现的运动状态转变关系，方法直观透彻，且具有一定的可拓展性。
(4)本发明应用前景广泛，即便在其他步态姿态检测技术领域中，均有可行性及应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中一种消防员步态与姿态检测方法的步骤流程图；
图2是有限状态机运动状态转变图；其中，图2中：上、下对应上下楼梯两种状态，跑代表跑动状态，走代表正常行走状态，爬代表匍匐前进状态，坠代表自由落体状态，停代表静止站立状态，全代表除自由落体以外所有状态，箭头方向代表不同状态间转变关系，双向箭头代表两种状态可以互相转变；
图3是本发明实施例中一种正常行走到奔跑状态变换判断流程示意图。
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公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1，在本实施例中，该消防员步态与姿态检测方法，包括：
步骤101，消防员每迈出一步，通过传感器测量得到对应的基本状态参数。
在本实施例中，为了分辨不同的行动模式，对于消防员迈出的每一步，都需要下列对应的数据(如果人员是静态不动的，每三秒自动进入新的一步)：
当前第i步的步数索引：i；
从任务开始到当前第i步的时间T(i)；
地球坐标系下当前第i步对应的矢量位置：P(i)；
地球坐标系下当前第i步对应的姿态角矢量：β(i)。
其中，Px(i)、Py(i)和Pz(i)为P(i)的三轴分量，Px(i)对应北向，Py(i)对应东向，Pz(i)对应地向。姿态角矢量β(i)包括：俯仰角θ(i)、翻滚角和偏航角ψ(i)，角度均基于惯导安装方向。
优选的，本步骤中的基本状态参数可由传感器直接测量得到。传感器包括但不仅限于：加速度计、MEMS陀螺仪、磁强计和气压计等。此外，还可以在消防人员脚部特制鞋垫下方安装IMU/磁强计惯性测量单元。
步骤102，对所述基本状态参数进行派生，得到扩展状态参数。
在本实施例中，通过上述基本状态参数的转变规则，又可派生出以下扩展状态参数：
地球坐标系下当前第i步对应的速度矢量：V(i)；
V(i)在水平面上的速度绝对值：Vxy(i)；
从地球坐标系到载体坐标系的旋转矩阵：C(i)；
从地球坐标系到载体坐标系的旋转矢量：R(i)；
当前第i步对应的倾斜角：Rxy(i)。
其中，惯导器件是安装在足部，以脚尖方向为正方向，倾斜角是相对于该传感器而言的角度。
优选的，V(i)、Vxy(i)、C(i)、R(i)、Rxy(i)的具体的计算公式如下：
V(i)的计算公式如下：
Vxy(i)的计算公式如下：
其中，Vz(i)、Vy(i)和Vx(i)为V(i)的三轴分量。
C(i)的计算公式如下：
R(i)的计算公式如下：
R(i)＝(Rx(i),Ry(i),Rz(i))
Rx(i)＝m(C32(i)-C23(i))
Ry(i)＝m(C13(i)-C31(i))
Rz(i)＝m(C21(i)-C12(i))
r＝arccos[0.5(C11(i)+C22(i)+C33(i))]
其中，Rx(i)、Ry(i)和Rz(i)为R(i)的三轴分量，Cpq(i)为旋转矩阵C(i)中的元素。
Rxy(i)的计算公式如下：
步骤103，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态。
在本实施例中，如图2，判断消防员所处运动步态或姿态，按照有限状态机方法，需要基于几种运动状态转变条件判断参考量作为判断依据。
(1)跑动检测
当在给定时间内平均速度大于设定阈值时，人物处于跑动状态。这一判断涉及以下参数：
跑动检测(Running Detection:RD)，以0或1表征是否处于该状态；速度阈值THRα，时间间隔(Timeinterval:TI)。
跑动状态判断准则(判断准则1)如下：
RD(i,THRα,TI)＝mean(Vxy(i-k))＞THRα
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
跑动检测状态值由设定时间间隔内的平均速度与预设阈值做对比得出。
其中，k表示一个时间间隔内所有的满足条件的时间点值。
(2)站立检测
当足部倾斜角小于设定阈值时，人物处于站立状态。这一判断涉及以下参数：站立检测(Standing up detection:SUD)，角度阈值THRβ，时间间隔TI。
站立状态判断准则(判断准则2)如下：
SUD(i,THRβ,TI)＝max(Rxy(i-k))＞THRβ
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
(3)相对静止状态检测
当在给定时间内平均位置变化小于设定阈值时，人物处于相对静止状态。当人物只有微小或者没有足部运动时处于这一状态，这一判断涉及以下参数：相对静止状态检测(Almostmotionless detection:AMD)，第一距离阈值PTHRα，时间间隔TI。
相对静止状态判断准则(判断准则3)如下：
AMD(i,PTHRα,TI)＝max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRα
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
(4)相对静止状态检测
当在给定时间内平均位置变化小于设定阈值且人物(载体坐标系)姿态角变化小于设定阈值时，人物处于绝对静止状态。这一状态人物处于绝对静止且系统每3秒重新进行位置估计，数据采集，设定阈值的原因是为了排除静态环境噪音干扰。这一判断涉及以下参数：绝对静止状态检测(Motionless detection:MD)，第二距离阈值PTHRβ，时间间隔TI，旋转角度阈值RTHR。
绝对静止状态判断准则(判断准则4)如下：
MD(i,PTHRβ,RTHR,TI)＝
max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRβ
AND
max(mod(R(i-k)-R(i-k-1)))＜RTHR
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
(5)下楼状态检测
最近N步之内高度变化小于设定阈值(负数值，数学意义上小于)，N为最近N步总高度变化大于另一状态判断阈值的最小值，且N步中每一步高度变化小于另一设定阈值(以保证高度为阶梯式下降)。这一判断涉及以下参数：下楼状态检测(Going downstairsdetection:GDD)，第一高度阈值THR1(THR1，判断N步高度变化小于设定阈值)，第二高度阈值THR2(THR2，判断N步中每一步高度变化小于此设定阈值)，第三高度阈值THR3(THR3，判断最小值N取值的状态判断阈值)。
下楼状态判断准则(判断准则5)如下：
GDD(i,THR1,THR2,THR3)＝
(dhTotal＜-THR1)AND(dhMax＜THR2)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(|Pz(i-k)-Pz(i-k-1)|)
(max for k＝0:N-2)
Being N the smaller integer such that
(sigma for k＝0:N-2)
(6)上楼状态检测
上楼状态检测的原理与下楼状态检测相同，此处不予赘述，简称GUD。
上楼状态判断准则(判断准则6)如下：
GUD(i,THR4,THR5,THR6)＝
(dhTotal＞THR4)AND(dhMax＜THR5)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(|Pz(i-k)-Pz(i-k-1)|)
(max for k＝0:N-2)
Being N the smaller integer such that
(sigma for k＝0:N-2)
其中，THR4表示第四高度阈值，THR5表示第五高度阈值，THR6表示第六高度阈值。
(7)自由落体状态检测
当一步的高度变化大于设定阈值时，人物处于自由落体状态。这一判断涉及以下参数：自由落体状态检测(Freefalldetection:FFD)，第七高度阈值THRγ。
自由落体状态准则(判断准则6)如下：
FDD(i,THRγ,TI)＝Pz(i-1)-Pz(i)＞THRγ
优选的，基于上述七个判断准则，有：
(1)依据有限状态机方法判断消防员的当前状态是否为自由落体状态如下：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝a时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态。
当消防员的前一状态为非奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝b时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态。
前置状态为奔跑状态，阈值THRγ与其他状态不同原因在于，奔跑中有可能存在一步向下高度变化更高的情况，所以单独讨论。自由落体状态可从全部状态进行转变，模拟情景中消防人员失足跌落或向下跳跃。自由落体状态的次态可为静止站立状态或匍匐前进(人物倒地)状态。
(2)依据有限状态机方法判断消防员的当前状态是否为跑动状态如下：
当消防员的前一状态既不为上楼状态也不为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态。
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，且判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态；当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，且判断准则1条件成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态。因上/下楼时合成速度往往较高，且奔跑上下楼本质上是上下楼状态的一种延伸，所以人物原状态为上下楼状态时判断进入奔跑状态与否要对人物不处于上下楼状态同时进行检测。奔跑状态可从上下楼以及正常行走状态进行转变。奔跑状态的次态可为正常行走状态、上楼或下楼状态或是自由落体状态。
(3)依据有限状态机方法判断消防员的当前状态是否为行走状态如下：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
当消防员的前一状态为静止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
正常行走状态可以视为多种状态转变的中间节点，所以判断是否为正常行走状态可视为退出原有运动状态。正常行走可由奔跑状态，静止站立状态，上楼状态，下楼状态，匍匐前进状态转变。他的次态可为以上全部状态以及自由落体状态。
(4)依据有限状态机方法判断消防员的当前状态是否为静止状态如下：
当消防员的前一状态为行走状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3成立，则确定消防员的当前状态为静止状态。
当消防员的前一状态为自由落体状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2成立，则确定消防员的当前状态为静止状态。
当整体系统初启动时，若消防员的当前状态满足：判断准则4成立，则确定消防员的当前状态为静止状态。
系统初启动时默认人物处于静止状态，一般情况下会快速进入正常行走状态，并以此为起点变化成不同的运动状态。可由正常行走状态以及自由落体状态转变至静止状态。他的次态有正常行走状态以及自由落体状态。消防员在作业中存在从高处跃下这种情况，所以有从自由落体状态切换至静止状态这一转变关系。此时还需判断是否处于站立姿态。
(5)依据有限状态机方法判断消防员的当前状态是否为匍匐前进状态如下：
当消防员的前一状态为行走或停止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2不成立，且判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为匍匐前进状态。匍匐前进状态可由正常行走状态转变过来，他的次态可为自由落体状态、自由行走状态以及静止站立状态。
步骤104，将确定的消防员所处运动步态或姿态数据回传给指挥端。
在上述实施例基础上，下面以从正常行走到奔跑的判断流程为例进行说明。
如图3所示，图3中A部分为人物初态，此时人物处于正常行走状态；B部分为正常行走状态可能进入的次态，包含正常行走状态，奔跑状态，匍匐前进状态，上下楼状态，自由落体状态，还有静立停止状态；C部分为对状态转变条件的检查，易知此时只有奔跑检测、站立检测结果为真；D部分为根据有限状态机状态转变关系判断，下一个运动状态为奔跑状态。
根据有限状态机状态转变判断机制，首先，我们对人员现态进行确认，此时的现态为正常行走。当4秒内，消防员的平均速度大于设定阈值时，此时，跑动状态判定条件触发，其余状态转变条件未触发，进而判断任务运动状态为跑动，人物次态为跑动状态，下个判断时序该次态将转变为现态。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，包括：
消防员每迈出一步，通过传感器测量得到对应的基本状态参数；其中，基本状态参数，包括：当前第i步的步数索引：i；从任务开始到当前第i步的时间T(i)；地球坐标系下当前第i步对应的矢量位置：P(i)；地球坐标系下当前第i步对应的姿态角矢量：β(i)；姿态角矢量β(i)包括：俯仰角θ(i)、翻滚角和偏航角ψ(i)；
对所述基本状态参数进行派生，得到扩展状态参数；其中，扩展状态参数，包括：地球坐标系下当前第i步对应的速度矢量：V(i)，V(i)在水平面上的速度绝对值：Vxy(i)，/>从地球坐标系到载体坐标系的旋转矩阵：C(i)，；
从地球坐标系到载体坐标系的旋转矢量：R(i)，R(i)＝(Rx(i),Ry(i),Rz(i))，Rx(i)＝m(C32(i)-C23(i))，Ry(i)＝m(C13(i)-C31(i))，Rz(i)＝m(C21(i)-C12(i))，r＝arccos[0.5(C11(i)+C22(i)+C33(i))]；当前第i步对应的倾斜角：Rxy(i)，/>Vz(i)、Vy(i)和Vx(i)为V(i)的三轴分量；Rx(i)、Ry(i)和Rz(i)为R(i)的三轴分量，Cpq(i)为旋转矩阵C(i)中的元素；
根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态；
将确定的消防员所处运动步态或姿态数据回传给指挥端；
其中，状态判断准则，包括：
判断准则1：跑动状态判断准则RD：
RD(i,THRα,TI)＝mean(Vxy(i-k))＞THRα
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则2：站立状态判断准则SUD：
SUD(i,THRβ,TI)＝max(Rxy(i-k))＞THRβ
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则3：相对静止状态判断准则AMD：
AMD(i,PTHRα,TI)＝max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRαfor k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则4：绝对静止状态判断准则MD：
MD(i,PTHRβ,RTHR,TI)＝max(mod(P(k)-P(k-1)))＜PTHRβ
AND
max(mod(R(i-k)-R(i-k-1)))＜RTHR
for k such that:T(i)-TI＜T(k)≤T(i)
判断准则5：下楼状态判断准则GDD：
GDD(i,THR1,THR2,THR3)＝(dhTotal＜-THR1)AND(dhMax＜THR2)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(Pz(i-k)-Pz(i-k-1))
max for k＝0:N-2
N为满足如下判定条件的最小整数
sigma for k＝0:N-2
判断准则6：上楼状态判断准则GUD：
GUD(i,THR4,THR5,THR6)＝(dhTotal＞THR4)AND(dhMax＜THR5)
dhTotal＝Pz(i)-Pz(i-N+1)
and
dhMax＝max(Pz(i-k)-Pz(i-k-1))
max for k＝0:N-2
N为满足如下判定条件的最小整数
sigma for k＝0:N-2
判断准则7：自由落体状态判断准则FFD：
FDD(i,THRγ,TI)＝Pz(i-1)-Pz(i)＞THRγ
其中，k表示一个时间间隔内所有的满足条件的时间点值，TI表示时间间隔，N表示满足最近N步总高度变化大于THR3的最小值；THRα表示速度阈值，THRβ表示角度阈值，PTHRα表示第一距离阈值，PTHRβ表示第二距离阈值，RTHR示旋转角度阈值，THR1表示第一高度阈值，THR2表示第二高度阈值，THR3表示第三高度阈值，THR4表示第四高度阈值，THR5表示第五高度阈值，THR6表示第六高度阈值，THRγ表示第七高度阈值。
2.根据权利要求1所述的消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为自由落体状态：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝a时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态；
当消防员的前一状态为非奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：当THRγ＝b时，判断准则7成立，则确定消防员的当前状态为自由落体状态。
3.根据权利要求2所述的消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为跑动状态：
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，且判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态；
当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，且判断准则1条件成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态；
当消防员的前一状态既不为上楼状态也不为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1成立，则确定消防员的当前状态为跑动状态。
4.根据权利要求3所述的消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，根据基本状态参数和扩展状态参数，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为行走状态：
当消防员的前一状态为奔跑状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则1不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为静止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为下楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则5不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态；
当消防员的前一状态为上楼状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则6不成立，则确定消防员的当前状态为行走状态。
5.根据权利要求4所述的消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为静止状态：
当消防员的前一状态为行走状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则3成立，则确定消防员的当前状态为静止状态；
当消防员的前一状态为自由落体状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2成立，则确定消防员的当前状态为静止状态；
当整体系统初启动时，若消防员的当前状态满足：判断准则4成立，则确定消防员的当前状态为静止状态。
6.根据权利要求5所述的消防员步态与姿态检测方法，其特征在于，根据消防员的基本状态参数和扩展状态参数，结合状态判断准则，判断消防员所处运动步态或姿态，还包括：
通过如下步骤判断消防员的当前状态是否为匍匐前进状态：
当消防员的前一状态为行走或停止状态时，若消防员的当前状态满足：判断准则2不成立，且判断准则3不成立，则确定消防员的当前状态为匍匐前进状态。
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