一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法

暂无

一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及运动轨迹获取方法，更具体地说，涉及一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法。\n背景技术\n[0002] 一些设备可以在室外借助GPS等定位系统进行定位，并在终端上显示穿戴它的人所走动的轨迹，这种穿戴设备使用起来方便，可靠性高，能够将定位精度确定在几十米甚至十米以内。但是，当人们走在没有GPS信号覆盖的地方的时候，这些设备就无法正常测量，比如在室内，山洞，海底和茂密的森林里，人们往往无法正常使用该设备。\n[0003] 为了解决无法在非GPS条件下定位的问题，我们想到使用其他方法来达到室内定位的目的，即不通过GPS而是直接使用若干传感器测距离，再使用某种算法得出被定位人的运动状态来实现自身定位，从而在根源上排除对外部定位系统的依赖。由于在某些未知地形的地方，我们有时很难在该地带安装参考坐标，所以我们只能将自己运动前后的状态形成对比，使用前后脚相对位移的方法得出人运动的轨迹。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种只需要穿戴设备就可以完成待定位物体的定位过程的基于两脚定位的运动轨迹获取方法。\n[0005] 本发明的技术方案如下：\n[0006] 一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法，以两脚交替作为参考点，通过RSSI检测另一只脚的每运动一步的方向与步长，从而获得运动轨迹。\n[0007] 作为优选，分别在左脚与右脚安装信号收发器，通过两脚之间的信号收发器检测的信号强度，得出两脚之间的前后距离。\n[0008] 作为优选，每只脚分别在前端与后端均安装有信号收发器，每次检测，分别检测四个信号强度，不动脚的前端到运动脚的前端与后脚的信号强度，不动脚的后端到运动脚的前端与后脚的信号强度。\n[0009] 作为优选，根据检测到的四个信号强度，分别计算得出不动脚的前端与后端的信号收发器到运动脚的前端与后端的信号收发器的距离。\n[0010] 作为优选，根据预设的左脚与右脚的前端与后端的信号收发器的距离，以及不动脚的前端与后端的信号收发器到运动脚的前端与后端的信号收发器的距离；以不动脚的前端的信号收发器为原点，不动脚的前端与后端的信号收发器所在的直线为轴，建立xy坐标系，得出运动脚的前端与后端的信号收发器的坐标，进而得出当前运动一步的方向和步长。\n[0011] 本发明的有益效果如下：\n[0012] 本发明提供了一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法，它可以在不利用外部设备的情况下，只需将信号收发器穿戴在身上就可以完成待定位物体的定位过程。通过本发明，能够有效地解决当处在室内外没有GPS信号时的轨迹追踪和导航定位，大大提高了定位的可靠性和实用性。\n[0013] 本发明可用于人体自身的定位和运动状态的测量。尤其是在当在没有GPS信号的未知领域，通过本发明，可以知道自己走过的轨迹和运动状态。例如，当走在一片没有信号的森林里时，穿越森林的时候借助本发明可以在可视终端上看到自己的行进轨迹从而不至于迷路，或者可以用于勘探地形地貌。\n附图说明\n[0014] 图1是两脚测距的坐标示意图；\n[0015] 图2是根据四个端点的坐标计算运动方向和步长的原理示意图。\n具体实施方式\n[0016] 以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。\n[0017] 为了实现不借助外部参考设备实现自我定位，本发明以自身为参考点来得到运动方向和步长。其中步长的测量，可以利用基于RSSI(Received Signal  Strength Indication)的测距技来测量节点间的距离，原理是利用接收信号强度RSSI与传输距离d的特定关系(RSSI测距定位原理属于现有技术，不再赘述)，通过测出信号强度算出距离。\n[0018] 因此，本发明提供一种基于两脚定位的运动轨迹获取方法，以两脚交替作为参考点，通过RSSI检测另一只脚的每运动一步的方向与步长，从而获得运动轨迹。\n[0019] 具体地，分别在左脚与右脚安装信号收发器，通过两脚之间的信号收发器检测的信号强度，得出两脚之间的前后距离。\n[0020] 为了准确测出每走一步的方向，本实施例中，每只脚分别在前端与后端均安装有信号收发器，每次检测，分别检测四个信号强度，不动脚的前端到运动脚的前端与后脚的信号强度，不动脚的后端到运动脚的前端与后脚的信号强度。根据检测到的四个信号强度，分别计算得出不动脚的前端与后端的信号收发器到运动脚的前端与后端的信号收发器的距离。\n[0021] 由于同一只脚上的两个信号收发器之间的距离是固定且已知的，根据预设的左脚与右脚的前端与后端的信号收发器的距离，以及不动脚的前端与后端的信号收发器到运动脚的前端与后端的信号收发器的距离。不动脚的两个信号收发器只需分别发射信号让运动脚的两个信号收发器接收信号，根据信号强度进行测距，然后根据该距离得出两脚的相对位移。当人开始走动时，假设左脚先着地不动，右脚先迈出，则以左脚为参考点，测出的相对位移为右脚所走的路程，右脚落地不动后左脚迈出，此时再以右脚为参考点，测出的左脚的相对位移即为第二步的步长，下一步左脚落地后又以左脚为参考测出右脚迈出的步长，如此反复迭代，每一次都可以得到根据参考点的坐标和步长，也就可以得出人体移动的方向与距离，从而得到运动轨迹，进一步还可以算出人移动的速度。\n[0022] 本实施例中，每一步的方向的获得方法为：以不动脚的前端的信号收发器为原点，不动脚的前端与后端的信号收发器所在的直线为轴，建立xy坐标系，得出运动脚的前端与后端的信号收发器的坐标，进而得出当前运动一步的方向和步长。\n[0023] 设A、B分别为左脚的前端与后端设置信号收发器的位置，C、D分别为右脚的前端与后端设置信号收发器的位置，其中，AB、CD的长度r1、r2已知。\n[0024] 如图1所示，当以AB为参考时，设A为原点，AB为y轴，则B的坐标也已知，为(0，-yB)。\n通过RSSI方法可以测出左脚的两个信号收发器到右脚的两个信号收发器的四个距离。\n[0025] 以A为球心L1为半径的球与以B为球心L3为半径的球所交的圆通过C点，同理以A为球心L2为半径的球与以B为球心L4为半径的球所交的圆通过D点，由于CD距离r2已知，且脚落地时刻CD方位唯一确定，故可以得出C、D两点的坐标。下一刻以C为原点的时候同理可以求得A、B两点的坐标。有了四个端点的坐标和相对距离就可以求得人体移动的距离和前进方向。\n[0026] 具体实现步骤如下：\n[0027] 1)假设左脚先站立不动，右脚迈出，此时以左脚A点为原点，AB为y轴，由AB长度r1已知，则yB＝r1；\n[0028] 2)当右脚迈出落地后，通过RSSI方法可以测出四个距离即L1、L2、L3、L4；\n[0029] 3)根据前两步已获得的数据，计算出C、D的相对A的坐标；\n[0030] 4)根据四个端点的坐标，利用数学工具分析运动方向和步长，如图2所示，为了理解方便，图2中标出下一步左脚迈出时刻的状态A’B’，具体如下：\n[0031] 4.1)分别取AB、CD中点F1和F2，根据A、B、C、D坐标可以得到中点F1和F2的坐标，然后算出F1F2的长度S1；\n[0032] 4.2)由各个坐标可以计算出各个夹角θ1、θ2；\n[0033] 4.3)S1可以当作右脚运动轨迹，而夹角则是运动方向；\n[0034] 5)当右脚落地后，左脚迈出，此时只要以C为原点，CD为y轴，重复上述步骤1)至步骤4)，同样可以得到这一步的方向和步长。\n[0035] 左右脚交替变换，不断迭代，最终可以得到人体的运动方向和前进路程，从而实现了人体自身的定位。\n[0036] 上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定。只要是依据本发明的技术实质，对上述实施例进行变化、变型等都将落在本发明的权利要求的范围内。