1.一種用于確定用戶位置的移動計算設備,所述移動計算設備包括:
多個慣性傳感器,其感測所述移動計算設備的慣性特性;
傳感器處理模塊,其基于由所述多個慣性傳感器感測到的所述移動計算設備的所述慣性特性來檢測所述移動計算設備的用戶已經(jīng)沿一方向邁出物理步;
原始朝向估計模塊,其基于感測到的所述慣性特性來確定所述移動計算設備沿所述方向的方向朝向以及所述移動計算設備的方位相對于在所述用戶的先前物理步處所述移動計算設備的先前方位的變化;
卡爾曼濾波器模塊,其應用卡爾曼濾波器以基于所確定的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的所述變化來確定所述用戶的朝向;以及
位置確定模塊,其基于所確定的所述用戶的朝向、所述用戶的估計步長以及在先前物理步處所述用戶的先前位置來確定所述用戶的估計位置。
2.如權利要求1所述的移動計算設備,其中,檢測所述用戶已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動計算設備的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的變化、應用卡爾曼濾波器以確定所述用戶的朝向、以及確定所述用戶的估計位置包括:
針對所述用戶邁出的多個相繼物理步中的每一個物理步,檢測所述用戶已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動計算設備的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的變化、應用所述卡爾曼濾波器以確定所述用戶的朝向、以及確定所述用戶的估計位置。
3.如權利要求2所述的移動計算設備,進一步包括運動管理模塊,其(i)響應于檢測到所述用戶已經(jīng)邁出物理步而判定所述移動計算設備是否已經(jīng)沿非水平方向傾斜,以及(ii)響應于判定出所述移動計算設備已經(jīng)沿所述非水平方向傾斜而忽略所檢測到的物理步。
4.如權利要求2所述的移動計算設備,進一步包括運動管理模塊,其(i)判定所述移動計算設備是否已經(jīng)沿水平面旋轉(zhuǎn)了超過基準閾值的量,以及(ii)響應于判定出所述移動計算設備已經(jīng)沿所述水平面旋轉(zhuǎn)了超過所述基準閾值的量而將所述卡爾曼濾波器重新初始化。
5.如權利要求4所述的移動計算設備,其中,所述基準閾值是九十度旋轉(zhuǎn)。
6.如權利要求4所述的移動計算設備,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.如權利要求4所述的移動計算設備,進一步包括位置細化模塊,其響應于判定出如下項而對所確定的所述用戶的估計位置進行細化:(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所邁出的物理步數(shù)目超過基準閾值。
8.如權利要求7所述的移動計算設備,其中,對所確定的估計位置進行細化包括:
響應于判定出在重新初始化后所述用戶所邁出的物理步數(shù)目已達到所述基準閾值,基于在所述用戶達到所述基準閾值所在的步處所確定的朝向來更新在所述重新初始化后直至所述用戶達到所述基準閾值所在的步為止的每個物理步的所述用戶的朝向;以及
基于所述用戶的更新后的朝向來重新計算所述用戶的估計位置。
9.如權利要求2-8中任一項所述的移動計算設備,其中,應用所述卡爾曼濾波器包括應用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=xk-1+Ok-Ok-1+εk以及測量函數(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的朝向,
Ok是在步k處所述移動計算設備的方位,
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計算設備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動計算設備的加速度的積分相關聯(lián)的測量誤差。
10.如權利要求2-8中任一項所述的移動計算設備,其中,應用所述卡爾曼濾波器包括應用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=Hk-Hk-1=Ok-Ok-1+εk以及測量函數(shù)yk=xk+Hk-1+δk的線性卡爾曼濾波器,其中:
Hk是在步k處所述用戶的估計朝向,
xk是在步k處的估計的朝向變化,
Ok是在步k處所述移動計算設備的方位,
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計算設備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動計算設備的加速度的積分相關聯(lián)的測量誤差。
11.如權利要求1所述的移動計算設備,其中,確定所述移動計算設備沿所述方向的方向朝向包括確定所述移動計算設備沿所述方向的速度。
12.如權利要求11所述的移動計算設備,其中,確定所述移動計算設備沿所述方向的所述速度包括:
通過所述多個慣性傳感器中的慣性傳感器來感測所述移動計算設備的加速度;
將所感測的來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確定所述移動計算設備沿所述方向的速度。
13.如權利要求12所述的移動計算設備,其中,確定所述移動計算設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)矩陣應用于所感測的加速度以確定所述移動計算設備在地球參照系中的加速度;
對地球參照系中的所述加速度進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在其上物理地邁步的水平面上。
14.一種在移動計算設備上確定用戶位置的方法,所述方法包括:
通過所述移動計算設備且基于感測到的所述移動計算設備的慣性特性來檢測所述移動計算設備的用戶已經(jīng)沿一方向邁出物理步;
通過所述移動計算設備,基于感測到的所述慣性特性來確定所述移動計算設備沿所述方向的方向朝向以及所述移動計算設備的方位相對于在所述用戶的先前物理步處所述移動計算設備的先前方位的變化;
通過所述移動計算設備應用卡爾曼濾波器,以基于所確定的所述用戶的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的所述變化來確定所述用戶的朝向;以及
通過所述移動計算設備,基于所確定的所述用戶的朝向、所述用戶的估計步長以及在先前物理步處所述用戶的先前位置來確定所述用戶的估計位置。
15.如權利要求14所述的方法,其中,檢測所述用戶已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動計算設備的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的變化、應用卡爾曼濾波器以確定所述用戶的朝向、以及確定所述用戶的估計位置包括:
針對所述用戶邁出的多個相繼物理步中的每一個物理步,檢測所述用戶已經(jīng)邁出物理步、確定所述移動計算設備的方向朝向以及所述移動計算設備的方位的變化、應用所述卡爾曼濾波器以確定所述用戶的朝向、以及確定所述用戶的估計位置。
16.如權利要求15所述的方法,進一步包括:
通過所述移動計算設備,響應于檢測到所述用戶已經(jīng)邁出物理步而判定所述移動計算設備是否已經(jīng)沿非水平方向傾斜;以及
通過所述移動計算設備,響應于判定出所述移動計算設備已經(jīng)沿所述非水平方向傾斜而忽略所檢測到的物理步。
17.如權利要求15所述的方法,進一步包括:
通過所述移動計算設備,判定所述移動計算設備是否已經(jīng)沿水平面旋轉(zhuǎn)了超過基準閾值的量;以及
通過所述移動計算設備,響應于判定出所述移動計算設備已經(jīng)沿著所述水平面旋轉(zhuǎn)了超過所述基準閾值的量而將所述卡爾曼濾波器重新初始化。
18.如權利要求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.如權利要求17所述的方法,進一步包括:通過所述移動計算設備,響應于判定出如下項而對所確定的所述用戶的估計位置進行細化:(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所邁出的物理步的數(shù)目超過基準閾值。
20.如權利要求19所述的方法,其中,對所確定的估計位置進行細化包括:
響應于在重新初始化后用戶所邁出的物理步的數(shù)目達到所述基準閾值,基于在所述用戶達到所述基準閾值所在的步處所確定的朝向來更新在所述重新初始化后直至所述用戶達到所述基準閾值所在的步為止的每個物理步的所述用戶的朝向;以及
基于所述用戶的更新后的朝向來重新計算所述用戶的估計位置。
21.如權利要求15所述的方法,其中,應用所述卡爾曼濾波器包括應用具有狀態(tài)轉(zhuǎn)換函數(shù)xk=xk-1+Ok-Ok-1+εk以及測量函數(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的朝向,
Ok是在步k處所述移動計算設備的方位,
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計算設備的方向朝向,以及
δk是在步k處與所述移動計算設備的加速度的積分相關聯(lián)的測量誤差。
22.如權利要求14所述的方法,其中,確定所述移動計算設備沿所述方向的方向朝向包括確定所述移動計算設備沿所述方向的速度。
23.如權利要求22所述的方法,其中,確定所述移動計算設備沿所述方向的速度包括:
通過所述移動計算設備的慣性傳感器來感測所述移動計算設備的加速度;
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)矩陣應用于所感測的加速度以確定所述移動計算設備在地球參照系中的加速度;
對地球參照系中的所述加速度進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在其上物理地邁步的水平面上。
24.如權利要求14所述的方法,進一步包括通過所述移動計算設備基于用戶邁步模型來確定所述用戶的估計步長。
25.包括存儲于其中的多條指令的一個或多個機器可讀存儲介質(zhì),所述指令響應于被執(zhí)行使得計算設備執(zhí)行權利要求14-24中任一項所述的方法。
26.一種裝置,包括用于執(zhí)行權利要求14-24中任一項所述的方法的單元。