零速修正方法、步態(tài)測(cè)量方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及慣性測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種零速修正方法、步態(tài)測(cè)量方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在測(cè)量處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，經(jīng)常會(huì)使用到慣性測(cè)量。慣性測(cè)量的過(guò)程可以包括:將陀螺以及加速度計(jì)安裝于被測(cè)目標(biāo)上，以獲取被測(cè)目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如陀螺測(cè)量得到的角速度以及加速度計(jì)測(cè)量得到的加速度，從而根據(jù)速度公式以及距離公式等計(jì)算該被測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。如，在車(chē)輛上安裝陀螺以及加速度計(jì)，以獲取車(chē)輛的行駛軌跡；或，在鞋子上安裝陀螺以及加速度計(jì)，以獲取人走路時(shí)的步態(tài)等等。
[0003]對(duì)于一些小型被測(cè)目標(biāo)如鞋子來(lái)說(shuō)，由于被測(cè)目標(biāo)尺寸的限制，在測(cè)量過(guò)程中該被測(cè)目標(biāo)所運(yùn)載的陀螺以及加速度計(jì)的體積也必須適應(yīng)被測(cè)目標(biāo)尺寸，也即在對(duì)于小型被測(cè)目標(biāo)的慣性測(cè)量中，需要采用微型陀螺和微型加速度計(jì)。然而，由于微型陀螺的制造工藝水平限制，導(dǎo)致它比其他種類(lèi)陀螺的零位誤差、噪聲以及漂移都要大，從而使得測(cè)量誤差較大，測(cè)量精度不高。
[0004]為此，申請(qǐng)日為2008年6月13日、申請(qǐng)?zhí)枮?00810064720.9的中國(guó)專(zhuān)利《微型捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)的零速修正方法》提供了下述方法:讓被測(cè)目標(biāo)每結(jié)束一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期發(fā)生一次停車(chē)(即靜止)，當(dāng)停車(chē)到達(dá)一定時(shí)長(zhǎng)時(shí)，開(kāi)始下一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期；利用被測(cè)目標(biāo)所固定連接的微型陀螺和微型加速度計(jì)，按照預(yù)設(shè)的采樣周期獲取被測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，根據(jù)每個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算被測(cè)目標(biāo)在每個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值；由于在停車(chē)時(shí)該被測(cè)目標(biāo)的實(shí)際速度值為零，則被測(cè)目標(biāo)在上一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值即為上一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的速度測(cè)量誤差，獲取至少三個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的速度測(cè)量誤差；利用曲線擬合技術(shù)得到該至少三個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的速度測(cè)量誤差曲線；根據(jù)該速度測(cè)量誤差曲線，得到被測(cè)目標(biāo)的位置修正值，利用位置修正值對(duì)測(cè)量過(guò)程中得到的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行修正，得到修正后的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題:
[0006]通過(guò)曲線擬合技術(shù)進(jìn)行的零速修正方法，在獲取速度測(cè)量誤差曲線時(shí)，僅考慮到了速度測(cè)量誤差，并沒(méi)有考慮目標(biāo)在姿態(tài)上的誤差。實(shí)際上，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)情況復(fù)雜，由于姿態(tài)測(cè)量誤差導(dǎo)致的速度測(cè)量誤差的變化并不是線性變化的，因此只通過(guò)停車(chē)時(shí)的速度測(cè)量誤差進(jìn)行擬合，不能得到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中準(zhǔn)確的速度測(cè)量誤差。而且，如果運(yùn)動(dòng)周期的時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，則擬合的曲線誤差將更大，導(dǎo)致在進(jìn)行測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確度較低，測(cè)量所得到的運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡差異較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種零速修正方法、步態(tài)測(cè)量方法和裝置。所述技術(shù)方案如下:
[0008]一方面，提供了一種零速修正方法，所述方法包括:
[0009]根據(jù)采集到的被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值和姿態(tài)測(cè)量值；
[0010]根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的停車(chē)時(shí)刻的姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)值和所述被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期最后一個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值，獲取所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差；
[0011]根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差，對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行修正，使得基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到的最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值最??；
[0012]基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值，對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值進(jìn)行修正。
[0013]另一方面，提供了一種零速修正裝置，所述裝置包括:
[0014]測(cè)量值計(jì)算模塊，用于根據(jù)采集到的被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值和姿態(tài)測(cè)量值；
[0015]姿態(tài)測(cè)量誤差獲取模塊，用于根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的停車(chē)時(shí)刻的姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)值和所述被測(cè)目標(biāo)在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期最后一個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值，獲取所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差；
[0016]姿態(tài)修正模塊，用于根據(jù)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差，對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行修正，使得基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到的最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值最??；
[0017]位置修正模塊，用于基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值，對(duì)所述被測(cè)目標(biāo)在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值進(jìn)行修正。
[0018]又一方面，提供了一種步態(tài)測(cè)量方法，包括:
[0019]采集人腳在各個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
[0020]對(duì)于每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，
[0021]根據(jù)采集到的人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值和姿態(tài)測(cè)量值；
[0022]根據(jù)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的停車(chē)時(shí)刻的姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)值和所述人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期最后一個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值，獲取所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差；
[0023]根據(jù)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差，對(duì)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行修正，使得基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到的最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值最??；
[0024]基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值，對(duì)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值進(jìn)行修正。
[0025]再一方面，提供了一種步態(tài)測(cè)量裝置，包括:
[0026]采集模塊，用于采集人腳在各個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；
[0027]修正模塊，用于對(duì)于每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，根據(jù)采集到的人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值和姿態(tài)測(cè)量值；根據(jù)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的停車(chē)時(shí)刻的姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)值和所述人腳在前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期最后一個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值，獲取所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差；根據(jù)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期的姿態(tài)測(cè)量誤差，對(duì)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行修正，使得基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算得到的最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值最??；基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值，對(duì)所述人腳在所述前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)多個(gè)采樣周期的位置測(cè)量值進(jìn)行修正。
[0028]本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:
[0029]通過(guò)在每次被測(cè)目標(biāo)停車(chē)時(shí)刻時(shí)獲取的被測(cè)目標(biāo)姿態(tài)對(duì)準(zhǔn)值和前一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期最后一個(gè)采樣周期所確定的姿態(tài)測(cè)量值，獲取該運(yùn)動(dòng)周期整個(gè)過(guò)程內(nèi)的姿態(tài)測(cè)量誤差；以最后一個(gè)采樣周期的速度測(cè)量值作為觀察的基準(zhǔn)，以運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的姿態(tài)測(cè)量誤差作為修正量，把姿態(tài)測(cè)量誤差分成小份，對(duì)前一次運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)每個(gè)采樣周期內(nèi)的被測(cè)目標(biāo)姿態(tài)進(jìn)行持續(xù)修正，并基于修正后的姿態(tài)測(cè)量值計(jì)算修正后的速度測(cè)量值，通過(guò)不斷調(diào)整姿態(tài)測(cè)量誤差的劃分方式，觀察每一次修正后速度測(cè)量值的變化，最后取速度測(cè)量值最小的修正方案作為前一運(yùn)動(dòng)周期的最優(yōu)修正方案，以獲取最接近實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡。且，通過(guò)對(duì)每一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期分別進(jìn)行計(jì)算，可以在每一次運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，對(duì)微型陀螺的姿態(tài)相關(guān)的測(cè)量誤差進(jìn)行良好的修正，從而獲取被測(cè)目標(biāo)準(zhǔn)確的連續(xù)姿態(tài)和位置，可以對(duì)姿態(tài)進(jìn)行細(xì)致的微調(diào)，可以達(dá)到較好的姿態(tài)測(cè)量誤差修正效果。另外，上述過(guò)程借助于慣性測(cè)量本身的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在不增加測(cè)量成本的條件下，提升了測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0030]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1是人腳在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)的姿態(tài)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種零速修正方法的流程圖；
[0033]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種零速修正方法的流程圖；
[0034]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種零速修正裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種步態(tài)測(cè)量方法的流程圖；
[0036]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種步態(tài)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0038]為了便于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中所涉及到的姿態(tài)測(cè)量值，在此對(duì)目標(biāo)姿態(tài)進(jìn)行下述解釋:該目標(biāo)姿態(tài)是指目標(biāo)在地球坐標(biāo)系內(nèi)X、Y和Z軸上的角度，可以記做(a，β，Y )。如，以圖1中的人腳在