一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及運動軌跡獲取方法，更具體地說，涉及一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法。
【背景技術】
[0002]一些設備可以在室外借助GPS等定位系統(tǒng)進行定位，并在終端上顯示穿戴它的人所走動的軌跡，這種穿戴設備使用起來方便，可靠性高，能夠?qū)⒍ㄎ痪却_定在幾十米甚至十米以內(nèi)。但是，當人們走在沒有GPS信號覆蓋的地方的時候，這些設備就無法正常測量，比如在室內(nèi)，山洞，海底和茂密的森林里，人們往往無法正常使用該設備。
[0003]為了解決無法在非GPS條件下定位的問題，我們想到使用其他方法來達到室內(nèi)定位的目的，即不通過GPS而是直接使用若干傳感器測距離，再使用某種算法得出被定位人的運動狀態(tài)來實現(xiàn)自身定位，從而在根源上排除對外部定位系統(tǒng)的依賴。由于在某些未知地形的地方，我們有時很難在該地帶安裝參考坐標，所以我們只能將自己運動前后的狀態(tài)形成對比，使用前后腳相對位移的方法得出人運動的軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種只需要穿戴設備就可以完成待定位物體的定位過程的基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案如下:
[0006]一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，以兩腳交替作為參考點，通過RSSI檢測另一只腳的每運動一步的方向與步長，從而獲得運動軌跡。
[0007]作為優(yōu)選，分別在左腳與右腳安裝信號收發(fā)器，通過兩腳之間的信號收發(fā)器檢測的信號強度，得出兩腳之間的前后距離。
[0008]作為優(yōu)選，每只腳分別在前端與后端均安裝有信號收發(fā)器，每次檢測，分別檢測四個信號強度，不動腳的前端到運動腳的前端與后腳的信號強度，不動腳的后端到運動腳的前端與后腳的信號強度。
[0009]作為優(yōu)選，根據(jù)檢測到的四個信號強度，分別計算得出不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離。
[0010]作為優(yōu)選，根據(jù)預設的左腳與右腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離，以及不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離；以不動腳的前端的信號收發(fā)器為原點，不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器所在的直線為軸，建立Xy坐標系，得出運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的坐標，進而得出當前運動一步的方向和步長。
[0011]本發(fā)明的有益效果如下:
[0012]本發(fā)明提供了一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，它可以在不利用外部設備的情況下，只需將信號收發(fā)器穿戴在身上就可以完成待定位物體的定位過程。通過本發(fā)明，能夠有效地解決當處在室內(nèi)外沒有GPS信號時的軌跡追蹤和導航定位，大大提高了定位的可靠性和實用性。
[0013]本發(fā)明可用于人體自身的定位和運動狀態(tài)的測量。尤其是在當在沒有GPS信號的未知領域，通過本發(fā)明，可以知道自己走過的軌跡和運動狀態(tài)。例如，當走在一片沒有信號的森林里時，穿越森林的時候借助本發(fā)明可以在可視終端上看到自己的行進軌跡從而不至于迷路，或者可以用于勘探地形地貌。
【附圖說明】
[0014]圖1是兩腳測距的坐標示意圖；
[0015]圖2是根據(jù)四個端點的坐標計算運動方向和步長的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。
[0017]為了實現(xiàn)不借助外部參考設備實現(xiàn)自我定位，本發(fā)明以自身為參考點來得到運動方向和步長。其中步長的測量，可以利用基于RSSI (Received Signal StrengthIndicat1n)的測距技來測量節(jié)點間的距離，原理是利用接收信號強度RSSI與傳輸距離d的特定關系(RSSI測距定位原理屬于現(xiàn)有技術，不再贅述)，通過測出信號強度算出距離。
[0018]因此，本發(fā)明提供一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，以兩腳交替作為參考點，通過RSSI檢測另一只腳的每運動一步的方向與步長，從而獲得運動軌跡。
[0019]具體地，分別在左腳與右腳安裝信號收發(fā)器，通過兩腳之間的信號收發(fā)器檢測的信號強度，得出兩腳之間的前后距離。
[0020]為了準確測出每走一步的方向，本實施例中，每只腳分別在前端與后端均安裝有信號收發(fā)器，每次檢測，分別檢測四個信號強度，不動腳的前端到運動腳的前端與后腳的信號強度，不動腳的后端到運動腳的前端與后腳的信號強度。根據(jù)檢測到的四個信號強度，分別計算得出不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離。
[0021]由于同一只腳上的兩個信號收發(fā)器之間的距離是固定且已知的，根據(jù)預設的左腳與右腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離，以及不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離。不動腳的兩個信號收發(fā)器只需分別發(fā)射信號讓運動腳的兩個信號收發(fā)器接收信號，根據(jù)信號強度進行測距，然后根據(jù)該距離得出兩腳的相對位移。當人開始走動時，假設左腳先著地不動，右腳先邁出，則以左腳為參考點，測出的相對位移為右腳所走的路程，右腳落地不動后左腳邁出，此時再以右腳為參考點，測出的左腳的相對位移即為第二步的步長，下一步左腳落地后又以左腳為參考測出右腳邁出的步長，如此反復迭代，每一次都可以得到根據(jù)參考點的坐標和步長，也就可以得出人體移動的方向與距離，從而得到運動軌跡，進一步還可以算出人移動的速度。
[0022]本實施例中，每一步的方向的獲得方法為:以不動腳的前端的信號收發(fā)器為原點，不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器所在的直線為軸，建立xy坐標系，得出運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的坐標，進而得出當前運動一步的方向和步長。
[0023]設A、B分別為左腳的前端與后端設置信號收發(fā)器的位置，C、D分別為右腳的前端與后端設置信號收發(fā)器的位置，其中，AB、CD的長度r1、r2已知。
[0024]如圖1所示，當以AB為參考時，設A為原點，AB為y軸，則B的坐標也已知，為(0，_yB)。通過RSSI方法可以測出左腳的兩個信號收發(fā)器到右腳的兩個信號收發(fā)器的四個距離。
[0025]以A為球心LI為半徑的球與以B為球心L3為半徑的球所交的圓通過C點，同理以A為球心L2為半徑的球與以B為球心L4為半徑的球所交的圓通過D點，由于⑶距離r2已知，且腳落地時刻CD方位唯一確定，故可以得出C、D兩點的坐標。下一刻以C為原點的時候同理可以求得A、B兩點的坐標。有了四個端點的坐標和相對距離就可以求得人體移動的距離和前進方向。
[0026]具體實現(xiàn)步驟如下:
[0027]I)假設左腳先站立不動，右腳邁出，此時以左腳A點為原點，AB為y軸，由AB長度A已知，則y B= r 1;
[0028]2)當右腳邁出落地后，通過RSSI方法可以測出四個距離即L1、L2、L3、L4 ;
[0029]3)根據(jù)前兩步已獲得的數(shù)據(jù)，計算出C、D的相對A的坐標；
[0030]4)根據(jù)四個端點的坐標，利用數(shù)學工具分析運動方向和步長，如圖2所示，為了理解方便，圖2中標出下一步左腳邁出時刻的狀態(tài)A’ B’，具體如下:
[0031]4.1)分別取AB、⑶中點FjP F2，根據(jù)A、B、C、D坐標可以得到中點FjP F2的坐標，然后算出F1F2的長度S1;
[0032]4.2)由各個坐標可以計算出各個夾角θρ θ2;
[0033]4.3) 51可以當作右腳運動軌跡，而夾角則是運動方向；
[0034]5)當右腳落地后，左腳邁出，此時只要以C為原點，⑶為y軸，重復上述步驟I)至步驟4)，同樣可以得到這一步的方向和步長。
[0035]左右腳交替變換，不斷迭代，最終可以得到人體的運動方向和前進路程，從而實現(xiàn)了人體自身的定位。
[0036]上述實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā)明的技術實質(zhì)，對上述實施例進行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權利要求的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，其特征在于，以兩腳交替作為參考點，通過RSSI檢測另一只腳的每運動一步的方向與步長，從而獲得運動軌跡。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，其特征在于，分別在左腳與右腳安裝信號收發(fā)器，通過兩腳之間的信號收發(fā)器檢測的信號強度，得出兩腳之間的前后距離。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，其特征在于，每只腳分別在前端與后端均安裝有信號收發(fā)器，每次檢測，分別檢測四個信號強度，不動腳的前端到運動腳的前端與后腳的信號強度，不動腳的后端到運動腳的前端與后腳的信號強度。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，其特征在于，根據(jù)檢測到的四個信號強度，分別計算得出不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，其特征在于，根據(jù)預設的左腳與右腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離，以及不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器到運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的距離；以不動腳的前端的信號收發(fā)器為原點，不動腳的前端與后端的信號收發(fā)器所在的直線為軸，建立xy坐標系，得出運動腳的前端與后端的信號收發(fā)器的坐標，進而得出當前運動一步的方向和步長。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，以兩腳交替作為參考點，通過RSSI檢測另一只腳的每運動一步的方向與步長，從而獲得運動軌跡。本發(fā)明提供了一種基于兩腳定位的運動軌跡獲取方法，它可以在不利用外部設備的情況下，只需將信號收發(fā)器穿戴在身上就可以完成待定位物體的定位過程。通過本發(fā)明，能夠有效地解決當處在室內(nèi)外沒有GPS信號時的軌跡追蹤和導航定位，大大提高了定位的可靠性和實用性。
【IPC分類】G01C21-00
【公開號】CN104567862
【申請?zhí)枴緾N201510025347
【發(fā)明人】莫冰, 曾顯彬, 朱金林, 楊逸純, 毛文輝, 蔡鈞
【申請人】華僑大學, 福州曲直電子科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月19日