1.一種用于確定用戶(hù)位置的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備包括:
多個(gè)慣性傳感器,其感測(cè)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的慣性特性;
傳感器處理模塊,其基于由所述多個(gè)慣性傳感器感測(cè)到的所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的所述慣性特性來(lái)檢測(cè)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的用戶(hù)已經(jīng)沿一方向邁出物理步;
原始朝向估計(jì)模塊,其基于感測(cè)到的所述慣性特性來(lái)確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位相對(duì)于在所述用戶(hù)的先前物理步處所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的先前方位的變化;
卡爾曼濾波器模塊,其應(yīng)用卡爾曼濾波器以基于所確定的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的所述變化來(lái)確定所述用戶(hù)的朝向;以及
位置確定模塊,其基于所確定的所述用戶(hù)的朝向、所述用戶(hù)的估計(jì)步長(zhǎng)以及在先前物理步處所述用戶(hù)的先前位置來(lái)確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,檢測(cè)所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的變化、應(yīng)用卡爾曼濾波器以確定所述用戶(hù)的朝向、以及確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置包括:
針對(duì)所述用戶(hù)邁出的多個(gè)相繼物理步中的每一個(gè)物理步,檢測(cè)所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的變化、應(yīng)用所述卡爾曼濾波器以確定所述用戶(hù)的朝向、以及確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
3.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)管理模塊,其(i)響應(yīng)于檢測(cè)到所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步而判定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是否已經(jīng)沿非水平方向傾斜,以及(ii)響應(yīng)于判定出所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備已經(jīng)沿所述非水平方向傾斜而忽略所檢測(cè)到的物理步。
4.如權(quán)利要求2所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,進(jìn)一步包括運(yùn)動(dòng)管理模塊,其(i)判定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是否已經(jīng)沿水平面旋轉(zhuǎn)了超過(guò)基準(zhǔn)閾值的量,以及(ii)響應(yīng)于判定出所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備已經(jīng)沿所述水平面旋轉(zhuǎn)了超過(guò)所述基準(zhǔn)閾值的量而將所述卡爾曼濾波器重新初始化。
5.如權(quán)利要求4所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,所述基準(zhǔn)閾值是九十度旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求4所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,將所述卡爾曼濾波器重新初始化包括:增大所述卡爾曼濾波器的狀態(tài)協(xié)方差以增大所述卡爾曼濾波器的誤差容限。
7.如權(quán)利要求4所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,進(jìn)一步包括位置細(xì)化模塊,其響應(yīng)于判定出如下項(xiàng)而對(duì)所確定的所述用戶(hù)的估計(jì)位置進(jìn)行細(xì)化:(i)所述卡爾曼濾波器已經(jīng)重新初始化,以及(ii)在所述卡爾曼濾波器重新初始化后所述用戶(hù)所邁出的物理步數(shù)目超過(guò)基準(zhǔn)閾值。
8.如權(quán)利要求7所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,對(duì)所確定的估計(jì)位置進(jìn)行細(xì)化包括:
響應(yīng)于判定出在重新初始化后所述用戶(hù)所邁出的物理步數(shù)目已達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值,基于在所述用戶(hù)達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值所在的步處所確定的朝向來(lái)更新在所述重新初始化后直至所述用戶(hù)達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值所在的步為止的每個(gè)物理步的所述用戶(hù)的朝向;以及
基于所述用戶(hù)的更新后的朝向來(lái)重新計(jì)算所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
9.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,應(yīng)用所述卡爾曼濾波器包括應(yīng)用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=xk-1+Ok-Ok-1+εk以及測(cè)量函數(shù)yk=xk+δk的線性卡爾曼濾波器,其中:
xk是在步k處所確定的所述用戶(hù)的朝向,
Ok是在步k處所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位,
εk是在步k處的狀態(tài)轉(zhuǎn)換誤差,
yk是在步k處所確定的所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的加速度的積分相關(guān)聯(lián)的測(cè)量誤差。
10.如權(quán)利要求2-8中任一項(xiàng)所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,應(yīng)用所述卡爾曼濾波器包括應(yīng)用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=Hk-Hk-1=Ok-Ok-1+εk以及測(cè)量函數(shù)yk=xk+Hk-1+δk的線性卡爾曼濾波器,其中:
Hk是在步k處所述用戶(hù)的估計(jì)朝向,
xk是在步k處的估計(jì)的朝向變化,
Ok是在步k處所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位,
εk是在步k處的狀態(tài)轉(zhuǎn)換誤差,
yk是在步k處所確定的所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的加速度的積分相關(guān)聯(lián)的測(cè)量誤差。
11.如權(quán)利要求1所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的方向朝向包括確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的速度。
12.如權(quán)利要求11所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的所述速度包括:
通過(guò)所述多個(gè)慣性傳感器中的慣性傳感器來(lái)感測(cè)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的加速度;
將所感測(cè)的來(lái)自所述慣性傳感器的參照系的加速度轉(zhuǎn)換成地球參照系中的加速度;以及
基于所述地球參照系中的加速度來(lái)確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的速度。
13.如權(quán)利要求12所述的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,其中,確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的所述速度包括:
確定將所述慣性傳感器的參照系映射到地球參照系的旋轉(zhuǎn)矩陣;
將所確定的旋轉(zhuǎn)矩陣應(yīng)用于所感測(cè)的加速度以確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在地球參照系中的加速度;
對(duì)地球參照系中的所述加速度進(jìn)行積分以確定在地球參照系中的速度;以及
將所確定的地球參照系中的速度投影到所述用戶(hù)在其上物理地邁步的水平面上。
14.一種在移動(dòng)計(jì)算設(shè)備上確定用戶(hù)位置的方法,所述方法包括:
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備且基于感測(cè)到的所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的慣性特性來(lái)檢測(cè)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的用戶(hù)已經(jīng)沿一方向邁出物理步;
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,基于感測(cè)到的所述慣性特性來(lái)確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位相對(duì)于在所述用戶(hù)的先前物理步處所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的先前方位的變化;
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備應(yīng)用卡爾曼濾波器,以基于所確定的所述用戶(hù)的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的所述變化來(lái)確定所述用戶(hù)的朝向;以及
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,基于所確定的所述用戶(hù)的朝向、所述用戶(hù)的估計(jì)步長(zhǎng)以及在先前物理步處所述用戶(hù)的先前位置來(lái)確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
15.如權(quán)利要求14所述的方法,其中,檢測(cè)所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的變化、應(yīng)用卡爾曼濾波器以確定所述用戶(hù)的朝向、以及確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置包括:
針對(duì)所述用戶(hù)邁出的多個(gè)相繼物理步中的每一個(gè)物理步,檢測(cè)所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向以及所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位的變化、應(yīng)用所述卡爾曼濾波器以確定所述用戶(hù)的朝向、以及確定所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
16.如權(quán)利要求15所述的方法,進(jìn)一步包括:
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,響應(yīng)于檢測(cè)到所述用戶(hù)已經(jīng)邁出物理步而判定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是否已經(jīng)沿非水平方向傾斜;以及
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,響應(yīng)于判定出所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備已經(jīng)沿所述非水平方向傾斜而忽略所檢測(cè)到的物理步。
17.如權(quán)利要求15所述的方法,進(jìn)一步包括:
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,判定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備是否已經(jīng)沿水平面旋轉(zhuǎn)了超過(guò)基準(zhǔn)閾值的量;以及
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,響應(yīng)于判定出所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備已經(jīng)沿著所述水平面旋轉(zhuǎn)了超過(guò)所述基準(zhǔn)閾值的量而將所述卡爾曼濾波器重新初始化。
18.如權(quán)利要求17所述的方法,其中將所述卡爾曼濾波器重新初始化包括增大所述卡爾曼濾波器的狀態(tài)協(xié)方差以增大所述卡爾曼濾波器的誤差容限。
19.如權(quán)利要求17所述的方法,進(jìn)一步包括:通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備,響應(yīng)于判定出如下項(xiàng)而對(duì)所確定的所述用戶(hù)的估計(jì)位置進(jìn)行細(xì)化:(i)所述卡爾曼濾波器已經(jīng)重新初始化,以及(ii)在所述卡爾曼濾波器重新初始化后所述用戶(hù)所邁出的物理步的數(shù)目超過(guò)基準(zhǔn)閾值。
20.如權(quán)利要求19所述的方法,其中,對(duì)所確定的估計(jì)位置進(jìn)行細(xì)化包括:
響應(yīng)于在重新初始化后用戶(hù)所邁出的物理步的數(shù)目達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值,基于在所述用戶(hù)達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值所在的步處所確定的朝向來(lái)更新在所述重新初始化后直至所述用戶(hù)達(dá)到所述基準(zhǔn)閾值所在的步為止的每個(gè)物理步的所述用戶(hù)的朝向;以及
基于所述用戶(hù)的更新后的朝向來(lái)重新計(jì)算所述用戶(hù)的估計(jì)位置。
21.如權(quán)利要求15所述的方法,其中,應(yīng)用所述卡爾曼濾波器包括應(yīng)用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=xk-1+Ok-Ok-1+εk以及測(cè)量函數(shù)yk=xk+δk的線性卡爾曼濾波器,其中:
xk是在步k處所確定的所述用戶(hù)的朝向,
Ok是在步k處所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方位,
εk是在步k處的狀態(tài)轉(zhuǎn)換誤差,
yk是在步k處所確定的所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的加速度的積分相關(guān)聯(lián)的測(cè)量誤差。
22.如權(quán)利要求14所述的方法,其中,確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的方向朝向包括確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的速度。
23.如權(quán)利要求22所述的方法,其中,確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備沿所述方向的速度包括:
通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的慣性傳感器來(lái)感測(cè)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的加速度;
確定將所述慣性傳感器的參照系映射到地球參照系的旋轉(zhuǎn)矩陣;
將所確定的旋轉(zhuǎn)矩陣應(yīng)用于所感測(cè)的加速度以確定所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備在地球參照系中的加速度;
對(duì)地球參照系中的所述加速度進(jìn)行積分以確定地球參照系中的速度;以及
將所確定的地球參照系中的速度投影到所述用戶(hù)在其上物理地邁步的水平面上。
24.如權(quán)利要求14所述的方法,進(jìn)一步包括通過(guò)所述移動(dòng)計(jì)算設(shè)備基于用戶(hù)邁步模型來(lái)確定所述用戶(hù)的估計(jì)步長(zhǎng)。
25.包括存儲(chǔ)于其中的多條指令的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì),所述指令響應(yīng)于被執(zhí)行使得計(jì)算設(shè)備執(zhí)行權(quán)利要求14-24中任一項(xiàng)所述的方法。
26.一種裝置,包括用于執(zhí)行權(quán)利要求14-24中任一項(xiàng)所述的方法的單元。