多姿態步距校正定位系統與方法
2023-09-21 20:36:10 2
多姿態步距校正定位系統與方法
【專利摘要】本發明公開了一種多姿態步距校正定位系統，適用於一移動裝置，包括：至少一慣性感測元件，以感測該移動裝置的至少一感測信號；一信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號；一多姿態判斷單元，接收並判斷該經處理過的感測信號而決定出至少一姿態；一計步決策單元，依據該經處理過的感測信號，以計算出一步數及一步頻；一圖資特徵校正單元，接收該步數、該步頻與該姿態，以判斷一步距是否符合一條件；一計步閾值調整單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為不符合該條件時，該計步閾值調整單元調整一計步閾值；以及一步距回歸單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為符合該條件時，該步距回歸單元根據該步頻與該步距，更新該姿態的一步距回歸曲線。
【專利說明】多姿態步距校正定位系統與方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關適用於移動裝置的一種多姿態步距校正定位系統與方法。
【背景技術】
[0002]近年來消費型電子產品，如移動裝置(mobile device，包含智能型手機、平板計算機等)均配備有各類型的感測元件，以提供用戶更佳的應用功能與全新的體驗，加上行動定位技術在近幾年的發展，尤其是各種技術的混合研究和應用，使得個人導航、社群網絡分享和LBS (Location-based Service)定位信息服務，已成為智能型手機和平板計算機應用的新焦點，並給人們帶來極大的便利。然而，消費者若要通過移動裝置在室內得到實時、正確且多樣性的導航定位服務時，如何以智能型手機和平板計算機及其所配備的感測元件達成如此需求，則將是一關鍵。
[0003]傳統慣性感測元件(Inertial Measurement Unit, IMU)定位系統是配合運動感知器，例如加速度計、陀螺儀及磁力計等，以估測出行進距離及方向，然而，若以智能型手機或平板計算機等移動裝置作為定位系統的裝置，用戶將會有各種不同的手持或擺放該移動裝置的姿態，在不同姿態下，感測元件所偵測到用戶的步態信號也將有所不同。另外，由於慣性導航是根據位移與航向進行位置推算，因而將隨著距離變大，其誤差也不斷累積，另外在不同使用者使用時，也存在了誤差的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的一實施例提供一種多姿態步距校正定位系統，適用於移動裝置，包括:至少一慣性感測元件，以感測該移動裝置的至少一感測信號；信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號；多姿態判斷單元，接收並判斷經處理過的感測信號而決定出至少一姿態；計步決策單元，依據所述經處理過的感測信號，以計算出步數及步頻；圖資特徵校正單元，接收該步數、該步頻與該姿態，以判斷步距是否符合條件；計步閾值調整單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為不符合該條件時，該計步閾值調整單元調整計步閾值；以及步距回歸單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為符合該條件時，該步距回歸單元根據該步頻與該步距，更新該姿態的步距回歸曲線。
[0005]本發明的另一實施例提供一種多姿態步距校正定位方法，適用於移動裝置，包括以下步驟:依據至少一感測信號，並對該感測信號進行前處理；依據處理過的感測信號，進行姿態判斷，以決定該裝置的姿態；依據所述處理過的感測信號，進行計步演算，以計算出步數與步頻；依據該步數、該步頻與該姿態，進行步距計算，並判斷該步距是否符合條件；當該步距符合時，則依據該步距與該步頻，更新姿態步距回歸方程式；當該步距不符合時，則調整計步閾值，並重新進行該計步演算。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1為本發明的多姿態步距校正定位系統架構示意圖。[0007]圖2為使用本發明多姿態步距校正定位方法的流程圖。
[0008]圖3為本發明多姿態判斷單元的姿態模式判斷方法的流程示意圖。
[0009]圖4為本發明計步決策單元的計步演算實施例的流程示意圖。
[0010]圖5(A)~(C)為調整計步閾值的一範例。
[0011]圖6為本發明的實時動態步距校正方法的流程圖。
[0012]圖7為本發明以圖資特徵及利用轉彎信號校正室內定位的流程圖。
[0013]圖8為圖7的以圖資特徵及利用轉彎信號校正室內定位的一實施例。
[0014]圖9為本發明以圖資特徵及利用多路徑校正室內定位的流程圖。
[0015]圖10為圖9的以圖資特徵及利用多路徑校正室內定位的一實施例。
[0016]【主要元件符號說明】
[0017]110慣性感測元件
[0018]111加速度計
[0019]112陀螺儀
[0020]113磁力計
[0021]120信號前處理單元`
[0022]130多姿態判斷單元
[0023]140計步決策單元
[0024]150圖資特徵校正單元
[0025]160計步閾值調整單元
[0026]170步距回歸單元
【具體實施方式】
[0027]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0028]圖1為本發明的多姿態步距校正定位系統架構示意圖。如圖1所示，本實施例的多姿態步距校正定位系統是應用於一移動裝置上(mobile device)，例如包含智能型手機、平板計算機、電子書、個人數字助理(PDA)、電子卷標(Tag)等，亦可與其它伺服裝置配合，包含至少一慣性感測元件110、一信號前處理單元120、一多姿態判斷單元130、一計步決策單元140、一圖資特徵校正單元150、一計步閾值調整單元160、以及一步距回歸單元170 ；其中，該慣性感測元件110，例如是一加速度計111、一陀螺儀112或一磁力計113，是用來感測使用者所手持或擺放該移動裝置的姿態與運動信號，即是指該移動裝置於任何時刻下所發出的慣性信號；該信號前處理單元120連接於該慣性感測元件110，以處理該慣性感測元件110所感測的信號；該多姿態判斷單元130將經過該信號前處理單元120所處理過的感測信號進行判斷，以決定使用者所手持或擺放該移動裝置的姿態為何；該計步決策單元140進行該用戶步數的估算，並將步數、步頻與姿態等信息通過信號傳遞給該圖資特徵校正單元150 ;該圖資特徵校正單元150接收該步數、步頻與姿態等信息，並判斷步距是否合理，所謂合理與否是指該步距是否落入使用者正常步幅距離之內；當該圖資特徵校正單元150判斷步距結果為不合理或範圍之外時，該計步閾值調整單元160進行調整計步閾值；該步距回歸單元170連接於該圖資特徵校正單元150，當該圖資特徵校正單元150判斷步距結果為合理時，該步距回歸單元170根據該步頻與步距的關係，以更新該姿態的步距回歸曲線。本發明所指的移動裝置若與一伺服裝置(圖中未示出)配合實施時，上述的圖資特徵校正單元150、計步閾值調整單元160與步距回歸單元170，或除慣性感測元件110以外的所有單元歸併於該伺服裝置內實施，另外為了能夠溝通二裝置，二裝置中更各增加一信號接收與傳送單元(圖中未示出)，此信號接收與傳送單元可以有線或無線方式來實現。
[0029]本實施例中，信號前處理單元120對所接收到的感測信號的處理包含信號校正、同步、濾波(如移動平均濾波與一階無限脈衝響應濾波(Infinite Impulse ResponseFilter)等)，上述處理可相互搭配使用，或其中之一項，及坐標轉換(如尤拉角與四元數等)等，以將慣性感測元件110所感測的各種信號，從用戶的身體坐標轉到地球坐標，以利於後續處理，多姿態判斷單元130再進行判斷以決定使用者所手持或擺放該移動裝置的姿態為何，因為用戶在使用移動裝置時，將因為不同的手持或擺放的姿態，例如:手持該移動裝置於胸前行走、手持該移動裝置並前後擺動行走、將該移動裝置繫於腰部、上衣或褲子口袋、手提包或背包內行走、將該移動裝置置於鞋子上、或綁置在身體軀幹、四肢等可固定的部位行走。然而，以上各姿態不同或混合時，都會有不同的加速度型態(pattern)，因此必須通過多姿態判斷單元130進行型態模式的估測，以進行不同計步模式切換與計算。
[0030]多姿態判斷可由磁力計的感測值判斷使用者所手持或擺放該行動裝置的姿態為何。例如，當行動裝置水平置於手提包裡時，測量到一組三軸磁力值m，合力大小為|m|，將mx、my(x,y軸磁力值)做atan求得水平航向角al,已知臺灣地區對磁北極的傾角為a2,經由al、a2可得到一坐標轉換用的旋轉矩陣T，因此T*m= [O, I m |，O]，若當行動裝置垂直置於胸前口袋時，上述條件將不成立，即可從磁力計的感測值中判斷行動裝置是置於手提包內或者胸前口袋的姿態。
[0031]多姿態判斷亦可包含由加速度計、陀螺儀或磁力計的值或其中之一所計算出的翻滾、俯仰或偏擺來判斷使用者所手持或擺放該行動裝置的姿態為何。例如，經由實際行走的實驗數據分析，在不同手持或擺放該移動裝置的行走模式下，會有顯著的翻滾(roll)與俯仰(pitch)的差異，若在手持移動裝置於胸前行走時，由於用戶會觀看屏幕來得知目前定位的位置，故較會能維持一平穩狀態，因此翻滾的變化幅度較小；但是，當用戶將裝置握在手中前後擺動行走或將裝置掛在腰間手機套內行走，則翻滾勢必會呈現近似90度(或-90度)變化。另外在手持裝置前後擺動行走時，用戶會將移動裝置以畫弧形的前後擺動，所以俯仰會約在+20與-20度間來回震蕩，因此通過判斷翻滾及俯仰等的加速度變化，即可辨識使用者如何使用或擺放移動裝置的型態。
[0032]若當使用者以新的手持或擺放的姿態行走時，經一段時間的翻滾、俯仰或偏擺(yaw)後，將會呈現穩定且重複出現的型態，且異於先前型態，多姿態判斷單元130能自動新增該姿態的辨識型態，及將該新型態新增於多姿態判斷單元之內。
[0033]圖2為本發明的多姿態步距校正定位的方法流程圖。如圖2所示，步驟201，接收至少一感測信號,例如加速度計的三軸加速度值、陀螺儀的角加速度值與磁力計對地磁的變化量等，但不受限於此三種，單一感測元件在本發明中已可基本實施，並對感測信號進行前處理，例如但不受限於，包含信號校正、同步、濾波(如移動平均濾波與一階無限脈衝響應濾波等)，上述處理可相互搭配使用，或其中之一項，及坐標轉換(如尤拉角與四元數等)等；其中該感測信號包含陀螺儀與磁力計的翻滾、俯仰與偏擺，以及加速度的Z軸(地球坐標中垂直於水平面的軸)的振幅值。步驟202，進行初始化，例如包含設定Z軸閾值與合理步距的初始值，所謂合理步距是指約0.5?0.9公尺，此範圍可自行設定但不受限。步驟203，根據初始化後的感測信號，進行多姿態判斷以決定使用者是以何種姿態持用或擺放移動裝置；其中，該多姿態判斷包含手持裝置於胸前行走模式、將裝置掛在腰間行走模式、將裝置握於手中前後擺動行走模式等可能的型態。步驟204，亦根據初始化後的感測信號進行計步演算，以完成對步數與步頻的估算。步驟205，取得圖資特徵信息，由室內擺設、走道與轉角的圖資及感測信號，可得知行走的距離等；然後執行步驟206，以判斷步驟204中所計算出的步距是否合理；當步距合理時，則進行步驟207，將步距與步頻等信息代入以更新姿態步距回歸方程式；當步距不合理時，則執行步驟208，進行動態調整計步閾值，並重新執行步驟204的計步演算。
[0034]圖3為本發明的多姿態判斷單元130的姿態模式判斷方法的流程示意圖。步驟301，接收經過該信號前處理單元120處理的感測信號。步驟302，決定該感測信號的翻滾值是否大於一翻滾預定值，例如45度等；當該感測信號的翻滾值小於45度時，則判斷姿態模式為手持裝置於胸前行走模式，如步驟303所示；反之，則執行步驟304再決定該感測信號的俯仰值是否大於一俯仰預定值，例如20度；當該感測信號的俯仰值小於20度時，則判斷姿態模式為將裝置掛在腰間行走模式，如步驟305所示；反之，則判斷姿態模式為將裝置握於手中前後擺動行走模式，如步驟306所示。
[0035]在本實施例中，翻滾預定值設為45度是因為當用戶將移動裝置握在手中前後擺動行走，或將裝置掛在腰間手機套內行走時，翻滾勢必會呈現近似90度(或-90度)。因此，取其一半的數值作為該翻滾預定值，此為舉例說明但不受限。同理，俯仰預定值設為20度是因為當使用者以畫弧形的前後擺動模式手持裝置行走，俯仰會在約+20與-20度間來回震蕩。當然，以上翻滾預定值與俯仰預定值可由使用者設為其它數值。
[0036]圖4為本發明的該計步決策單元140的計步演算實施例的流程示意圖，以Z軸加速度為例。步驟401,記錄加速度計的讀值，並以波形方式記錄之；在步驟402中，設定加速度波形的一閾值，該閾值是用來判斷加速度波形是否足夠明顯以符合計步的條件。步驟403，找出該加速度波形的最大值(波峰)及最小值(波谷)。在步驟404中，若波峰及波谷皆超過所設定的閾值，則該加速度波形明顯具有計步的特性，略去波峰或波谷未超過該閾值的波形。在步驟405中，若該加速度波形順序依序為零點、波峰、零點、波谷及回到零點，則視為完整一步的波形，並列入計數。
[0037]由此，該計步決策單元140可將步數算出，在行走距離已知的情況下，得以計算出使用者的步頻。接著，將所計算的步數與步頻，以及多姿態判斷單元130判斷所得的姿態，傳遞至該圖資特徵校正單元140，通過判斷步距是否合理來判斷該步數與步頻是否也合理；當該圖資特徵校正單元150判斷步距結果為不合理時，該計步閾值調整單元則須進行調整計步閾值。
[0038]在上述的計步流程中，通過決定計步閾值來判斷加速度Z軸值的波形是否可被估算成一步；當閾值設定過大時，容易遺失太輕的步伐計算；反之，當閾值設定過小時，容易將手部晃動誤計算成一步。由於步態的輕重、快慢皆因人而異，因此需適時動態調整計步閾值，以得到準確的計步步數。另外，可通過圖資特徵校正信息提供已知的距離，推估合理的步距(例如，一般人正常步伐的步距約0.5?0.9公尺)，若計步過少(即步距過大)，需調低閾值；反之，若計步過多(即步距過小)，則須調高閾值。
[0039]圖5為計步閾值調整的一範例。當使用者在6.5公尺的距離真正行走10步時，而Z軸閾值設為0.6與-0.6，經由計步流程可正確估算出10個步伐，平均每一步為0.65公尺，屬於合理的估算，如圖5A所示。然而，如圖5B所示，當使用者步態較輕時，相對之下加速度Z軸的振福也會比較小，此時若以Z軸閾值0.6與-0.6來估算步伐個數，僅能找出4步，每一步距離為1.625公尺，不符合正常人行走的常理，因此須將Z軸閾值調小，例如，當閾值減小為0.35與-0.35時，即可正確估算出10步。另一方面，如圖5C所示，用戶在手持移動裝置下，很有可能會有手晃或不經意擺動的情況出現，造成誤計算成一步。若使用者一樣在6.5公尺距離真正行走10步，但發生手部晃動等情況時，若Z軸閾值設為0.35與-0.35，能找出14步，每一步距離為0.462公尺，步距過小不符合常理，須將Z軸閾值調大，當閾值增加為0.6與-0.6時，即可正確估算出10步。如此通過動態調整Z軸的閾值，能隨個人步態的輕重、快慢，可適時動態調整計步閾值，以得到準確的計步步數。
[0040]步距估測算法主要考慮行人在平穩的行走方式下，步伐長度將因每個人的基本體態而有著不同的行走步長，如:身高、體重、年齡、步頻及行走速率等。不同的步伐長度將直接影響行人室內定位的準確度，現有技術常以身高、體重、腿長及年齡當成建立步距回歸映像模型的輸入變量。然而，用戶須輸入個人基本數據參數當作是步距回歸映像模型的影響變量。並且，仍須進一步收集其它相關信息以建立大型資料庫，才能使步距估測更加強健與準確，避免造成步距估算錯誤。有鑑於此，本發明提出一實時動態步距校正方法以有效提高定位步距估算的準確度。
[0041]一般行人的行走頻率與行走步距有關,行走頻率越快,步距也會越大；反之，行走頻率越慢，步距越小。可依步頻與步距的關係以建立一步距回歸映像模型，然而傳統的作法缺點是所有人使用同一個步距回歸方程式，容易造成步距估算產生誤差。計算流程如下所示:
[0042]步距(StrideLength, SL)=距離(L)/ 步數 (I)
[0043]平均步間(AverageStep Interval, SI) = Σ Δ t/ 步數 (2)
[0044]其中At為每一步的行走時間
[0045]步頻(StepFrequency, SF) = I/ 平均步間 (3)
[0046]圖6為本發明的實時動態步距校正方法的流程圖。如圖6所示，在步驟601中，由室內圖資的信息可得知每一通道、走廊的距離，通過用戶連續二個轉彎信息，可得知期間通過通道的總行走距離(L)。其中，總行走距離(L)亦可由全球定位系統(GlobalPositioning System ;GPS)、紅外線(Infrared)、超音波(Ultrasound)、射頻辨識(RadioFrequency Identification)、超寬帶(Ultra Wideband)、可見光通信(Visible LightCommunication)、藍芽(Bluetooth)、Zigbee、影像定位、WiFi與慣性感測元件等定位相關技術取得。在步驟602中，期間由慣性感測元件記錄行經該信道的總行走步數與時間，可求得每一步的步距(SL)與步頻(SF),並濾除不合理的步距與步頻(例如,過大或過小)。在步驟603中，當使用者在室內陸續獲得不同步距與步頻時，分別將步距與步頻代入步距回歸分析，可求得SL與SF的關係(直線):
[0047]SLi = α X SFi+ β (4)
[0048]其中，SLi與SFi為第i步的步距與步頻；[0049]α為SL與SF關係直線的斜率；
[0050]β為一常數。
[0051]上述的實時動態步距校正方法的優點為，不同使用者在不同的手持或擺放移動裝置的姿態、各步距與步頻的對應關係、步距回歸映像模型下，能有專屬的實時校正步距與修正回歸方程式，而且使用者不需要輸入任何步距回歸映像模型的參數，更符合人性化需求。其中，該步距回歸演算可包含線性回歸與非線性回歸方法。
[0052]舉例來說，經由室內圖資信息，用戶可得到總行走距離，通過慣性感測元件能估算用戶的步數與步頻，即可求得在不同行走速度下的步頻與步距關係。例如，當用戶為手持裝置於胸前行走模式，行走速度為正常速度、慢速與快速。由三種不同行走速度下的步頻與步距關係，可求得手持裝置於胸前行走模式的步距回歸曲線或直線。同樣地，當用戶將裝置掛於腰間行走、或拿在手中前後擺動行走時，亦可獲得相對的步距回歸曲線或直線。
[0053]使用者在室內空間中長時間的移動，會隨著行走距離變大其定位誤差也會不斷累積，本發明可通過圖資特徵校正、慣性感測元件室內定位，來校正用戶的定位位置。圖7為本發明利用圖資特徵與慣性感測元件所感測到的轉彎信號於室內定位的流程圖。步驟701，由慣性感測元件110的感測信號來計算步數與步距；步驟702，判斷是否偵測到轉彎信號，當陀螺儀或磁力計未偵測到轉彎信號時(直行情況)，則進行步驟705，在圖資上更新人員的位置；否則，進行步驟703，記錄偵測到轉彎信號後的步數與步距，以及步驟704，在轉彎的節點上加上已記錄的步數與步距，最後執行步驟705，在圖資上更新人員的位置。
[0054]圖8為圖7中以圖資特徵與轉彎信號校正室內定位的一實施例。其中附圖標記I是圖資顯示人員目前的位置，附圖標記2表示此時陀螺儀與磁力計偵測到有轉彎信號發生的位置，但圖資上未顯示該人員在附圖標記2的節點上，而附圖標記3是圖資將人員先送至轉彎的節點上，隨後加上所記錄轉彎後的步數與步距，再由圖資更正人員到當前的位置，即附圖標記3處。
[0055]圖9為本發明以圖資特徵及利用多追蹤路徑校正室內定位的流程圖。步驟901，由慣性感測元件Iio來計算步數與步距；步驟902，判斷是否偵測到轉彎信號，當陀螺儀或磁力計偵未測到轉彎信號時(直行情況)，則進行步驟908，在圖資上更新人員的位置；否則進行步驟903，以該轉彎節點為第一追蹤路徑，離該轉彎節點最近的另一轉彎節點為第二追蹤路徑。在步驟904中，記錄轉彎後的步數與步距。步驟905，判斷第一追蹤路徑的轉彎節點上是否可轉彎，即判斷其轉彎特徵；若是，則執行步驟907在轉彎節點上加上轉彎後的步數與步距，並執行步驟908，在圖資上更新人員的位置；否則，先執行步驟906，捨棄第一追蹤路徑，以第二路徑的轉彎節點為主，再執行步驟907在轉彎節點上加上轉彎後的步數與步距，並執行步驟908，在圖資上更新人員的位置。
[0056]圖10為圖9中以圖資特徵及利用多路徑校正室內定位的一實施例。如圖10所示，由圖8當前人員的所在位置(附圖標記3)，若附圖標記I為此時陀螺儀與磁力計偵測到向下轉彎的信號，且可以繼續行走，然而第一追蹤路徑依據圖資特徵，並無通路可向下轉彎行走，但第二追蹤路徑則有。故標識第一追蹤路徑為錯誤路徑，第二追蹤路徑如附圖標記2所示才是正確路徑，記錄轉彎信號與轉彎後的步數與步距，圖資先將人員送至第二追蹤路徑轉彎的節點上(如圖8的附圖標記3所示)，隨後將所記錄的步數與步距立即加上，即可經由圖資修正人員當前的位置。[0057]本發明的多姿態步距校正定位系統亦可採用主從式(server/client)架構實現，如前述。例如，可將該慣性感測元件110、信號前處理單元120、多姿態判斷單元130以及計步決策單元140設置於一終端移動裝置上，而將該圖資特徵校正單元150、計步閾值調整單元160以及步距回歸單元170設置於一伺服裝置上，並在移動裝置與伺服裝置分別設置一信號接收與傳送單元(圖中未示出)以進行信號接收與傳輸。當計步決策單元140完成步數估算後，將步數、步頻與姿態等信息，通過移動裝置的信號接收與傳送單元傳遞給伺服裝置；另一方面，若移動裝置的信號接收與傳送單元收到更改計步閾值的信息，則計步決策單元140會重新計步，再重新將步數、步頻與姿態等信息通過信號接收與傳送單元傳遞給伺服裝置，重複上述流程。相對地，在伺服裝置部分，信號接收與傳送單元接收到移動裝置由信號接收與傳送單元所傳來的步數、步頻與姿態等信息，由圖資特徵校正單元150判斷步距是否合理，若不合理則由計步閾值調整單元160修改閾值，再通過信號接收與傳送單元回傳給移動裝置；若步距合理，則將該步頻與步距關係代入該步距回歸單元170以更新該姿態的步距回歸曲線。
[0058]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種多姿態步距校正定位系統，其特徵在於，包括: 至少一慣性感測元件，以感測移動裝置的至少一感測信號；以及 多姿態判斷單元，接收並判斷該感測信號而決定出該移動裝置的至少一姿態。
2.如權利要求1所述的多姿態步距校正定位系統，其中該感測信號用於該多姿態判斷包含磁力計的感測值。
3.如權利要求1所述的多姿態步距校正定位系統，其中再包括信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號。
4.如權利要求3所述的多姿態步距校正定位系統，其中經處理後用於該多姿態判斷的感測信號更包含加速度計、陀螺儀或磁力計的翻滾、俯仰或偏擺或其中之一。
5.如權利要求1所述的多姿態步距校正定位系統，其中再包括計步決策單元，依據經處理過的感測信號，以計算出步數。
6.如權利要求5所述的多姿態步距校正定位系統，其中該計步決策單元，再依據該經處理過的感測信號，計算每一步的步頻。
7.如權利要求1所述的多姿態步距校正定位系統，其中再包括: 圖資特徵校正單元，接收步數、步頻與該姿態，以判斷步距是否符合條件； 計步閾值調整單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為不符合該條件時，該計步閾值調整單元調整計步閾值； 步距回歸單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為符合該條件時，該步距回歸單元根據該步頻與該步距，更新該姿態的`步距回歸曲線。
8.如權利要求1所述的多姿態步距校正定位系統，其中該慣性感測元件是加速度計以及陀螺儀或磁力計的其中之一。
9.如權利要求7所述的多姿態步距校正定位系統，其中調整該計步閾值是依據該感測信號於一方向的振幅值而決定。
10.如權利要求7所述的多姿態步距校正定位系統，其中調整該計步閾值是依據若該步距大於該條件時，則調低該計步閾值；若該步距小於該條件時，則調高該計步閾值。
11.如權利要求7所述的多姿態步距校正定位系統，其中該步距回歸曲線是由步距回歸演算而得到的。
12.如權利要求11所述的多姿態步距校正定位系統，其中該步距回歸演算是線性回歸方法、非線性回歸方法的其中之一。
13.如權利要求7所述的多姿態步距校正定位系統，其中該圖資特徵校正單元，更包括轉彎信號圖資校正與多追蹤路徑圖資校正。
14.如權利要求13所述的多姿態步距校正定位系統，其中該轉彎信號圖資校正是依據經處理過的感測信號中的二連續轉彎信號，與行走距離而決定的。
15.如權利要求14所述的多姿態步距校正定位系統，其中行走距離是由全球定位系統(Global Positioning System ;GPS)、紅外線(Infrared)、超音波(Ultrasound)、射頻辨識(Radio Frequency Identification)、超寬帶(Ultra Wideband)、可見光通訊(VisibleLight Communication)、藍芽(Bluetooth)、Zigbee、影像定位、WiFi或慣性感測元件的其中之一取得的。
16.如權利要求13所述的多姿態步距校正定位系統，其中該多追蹤路徑圖資校正是由判斷路徑的轉彎特徵而決定的。
17.—種多姿態步距校正定位系統，適用於移動裝置與伺服裝置，其中該移動裝置包含: 至少一慣性感測元件，以感測該移動裝置的至少一感測信號； 多姿態判斷單元，接收並判斷該感測信號而決定出該移動裝置的至少一姿態； 其中該伺服裝置包含: 信號接收與傳送單元，以接收步數、步頻與姿態；以及 圖資特徵校正單元，接收該步數、該步頻與該姿態，以判斷步距是否符合條件。
18.如權利要求17所述的多姿態步距校正定位系統，其中該感測信號用於該多姿態判斷包含磁力計的感測值。
19.如權利要求17所述的多姿態步距校正定位系統，其中該移動裝置更包括信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號。
20.如權利要求19所述的多姿態步距校正定位系統，其中經處理後用於該多姿態判斷的感測信號更包含加速度計、陀螺儀或磁力計的翻滾、俯仰或偏擺或其中之一。
21.如權利要求17所述的多姿態步距校正定位系統，其中該移動裝置更包括: 計步決策單元，依據經處理過的感測信號，計算出步數及每一步的步頻；` 信號接收與傳送單元，以傳送該步數、該步頻與該姿態，並接收更改信息。
22.如權利要求17所述的多姿態步距校正定位系統，其中該伺服裝置更包括: 計步閾值調整單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為不符合該條件時，該計步閾值調整單元調整計步閾值，並由該信號接收與傳送單元傳出；以及 步距回歸單元，當該圖資特徵校正單元判斷該步距為符合該條件時，該步距回歸單元根據該步頻與該步距，更新該姿態的步距回歸曲線。
23.如權利要求17所述的多姿態步距校正定位系統，其中該慣性感測元件是加速度計以及陀螺儀或磁力計的其中之一。
24.如權利要求22所述的多姿態步距校正定位系統，其中調整該計步閾值是依據該感測信號於一方向的振幅值而決定。
25.如權利要求22所述的多姿態步距校正定位系統，其中調整該計步閾值是依據若該步距大於該條件時，則調低該計步閾值;若該步距小於該條件時，則調高該計步閾值。
26.如權利要求22所述的多姿態步距校正定位系統，其中該步距回歸曲線是由步距回歸演算而得。
27.如權利要求26所述的多姿態步距校正定位系統，其中該步距回歸演算是線性回歸方法、非線性回歸方法的其中之一。
28.如權利要求22項所述的多姿態步距校正定位系統，其中該圖資特徵校正單元，更包括轉彎信號圖資校正與多追蹤路徑圖資校正。
29.如權利要求28所述的多姿態步距校正定位系統，其中該轉彎信號圖資校正是依據經處理過的感測信號中的二連續轉彎信號，與行走距離而決定的。
30.如權利要求29所述的多姿態步距校正定位系統，其中行走距離是由全球定位系統(Global Positioning System ;GPS)、紅外線(Infrared)、超音波(Ultrasound)、射頻辨識(Radio Frequency Identification)、超寬帶(Ultra Wideband)、可見光通訊(VisibleLight Communication)、藍芽(Bluetooth)、Zigbee、影像定位、WiFi或慣性感測元件的其中之一取得的。
31.如權利要求28所述的多姿態步距校正定位系統，其中該多追蹤路徑圖資校正是由判斷路徑的轉彎特徵而決定的。
32.—種多姿態步距校正定位方法，其特徵在於，包括以下步驟: 依據至少一感測信號。 依據該感測信號，進行姿態判斷，以決定姿態。
33.如權利要求32所述的多姿態步距校正定位方法，其中該感測信號用於該多姿態判斷包含磁力計的感測值。
34.如權利要求32所述的多姿態步距校正定位方法，其中該移動裝置更包括信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號。
35.如權利要求34所述的多姿態步距校正定位方法，其中經處理後用於該多姿態判斷的感測信號更包含加速度計、陀螺儀或磁力計的翻滾、俯仰或偏擺或其中之一。
36.如權利要求32所述的多姿態步距校正定位方法，其中再包括以下步驟: 依據處理過的感測信號，進行計步演算，以計算出步數。
37.如權利要求36所述的多姿態步距校正定位方法，其中再包括:依據經處理過的感測信號，計算每一步的步頻。
38.如權利要求32所述的多姿態步距`校正定位方法，其中再包括以下步驟: 依據步數、步頻與該姿態，進行步距計算，並判斷該步距是否符合條件；當該步距符合時，則依據該步距與該步頻，更新步距回歸曲線；當該步距不符合時，則調整計步閾值，並重新進行計步演算。
39.如權利要求32所述的多姿態步距校正定位方法，其中更包括取得圖資特徵信息的步驟。
40.如權利要求38所述的多姿態步距校正定位方法，其中調整該計步閾值是依據經處理過的感測數據在一方向的振幅值。
41.如權利要求38所述的多姿態步距校正定位方法，其中調整該計步閾值是依據若該步距大於該條件時，則調低該計步閾值；若該步距小於該條件時，則調高該計步閾值。
42.如權利要求38所述的多姿態步距校正定位方法，其中該步距回歸曲線是根據步距回歸演算而得到的。
43.如權利要求42所述的多姿態步距校正定位方法，其中該步距回歸演算是線性回歸方法、非線性回歸方法的其中之一。
44.如權利要求38所述的多姿態步距校正定位方法，其中更包括圖資定位校正的步驟，此步驟包含轉彎信號圖資校正與多追蹤路徑圖資校正。
45.如權利要求44所述的多姿態步距校正定位方法，其中該轉彎信號圖資校正是依據經處理過的感測信號中的二連續轉彎信號，與行走距離而決定的。
46.如權利要求45所述的多姿態步距校正定位系統，其中行走距離可由全球定位系統(Global Positioning System ;GPS)、紅外線(Infrared)、超音波(Ultrasound)、射頻辨識(Radio Frequency Identification)、超寬帶(Ultra Wideband)、可見光通訊(VisibleLight Communication)、藍芽(Bluetooth)、Zigbee、影像定位、WiFi與慣性感測元件的其中之一取得的。
47.如權利要求46所述的多姿態步距校正定位方法，其中該多追蹤路徑圖資校正是依據判斷路徑的轉彎特徵而決定的。
48.一種多姿態步距校正定位方法，適用於移動裝置與伺服裝置，其中該移動裝置包含: 依據至少一感測信號； 依據該感測信號，進行姿態判斷，以決定該移動裝置的姿態； 其中該伺服裝置包含: 接收步數、步頻與姿態； 依據該步數、該步頻與該姿態，進行步距計算，並判斷該步距是否符合條件。
49.如權利要求48所述的多姿態步距校正定位方法，其中該感測信號用於該多姿態判斷包含磁力計的感測值。
50.如權利要求48所述的多姿態步距校正定位方法，其中該移動裝置更包括信號前處理單元，連接該感測元件，以處理該感測信號。
51.如權利要求50所述的多姿態步距校正定位方法，其中經處理後用於該多姿態判斷的感測信號更包含加速度計、陀螺儀或磁力計的翻滾、俯仰或偏擺或其中之一。
52.如權利要求48所述的多姿態步距校正定位方法，其中該移動裝置更包括以下步驟:` 依據處理過的感測信號，進行計步演算，以計算出步數與每一步的步頻； 傳送該步數、該步頻與該姿態，並接收更改信息。
53.如權利要求48所述的多姿態步距校正定位方法，其中該伺服裝置更包括以下步驟: 當該步距符合時，則依據該步距與該步頻，更新步距回歸曲線；當該步距不符合時，貝1J調整計步閾值，並傳送更改信息。
54.如權利要求48所述的多姿態步距校正定位方法，其中更包括取得圖資特徵信息的步驟。
55.如權利要求53所述的多姿態步距校正定位方法，其中調整該計步閾值是依據經處理過的感測數據在一方向的振幅值。
56.如權利要求53所述的多姿態步距校正定位方法，其中調整該計步閾值是依據若該步距大於該條件時，則調低該計步閾值；若該步距小於該條件時，則調高該計步閾值。
57.如權利要求53所述的多姿態步距校正定位方法，其中該步距回歸曲線是根據步距回歸演算而得到的。
58.如權利要求57所述的多姿態步距校正定位方法，其中該步距回歸演算是線性回歸方法、非線性回歸方法的其中之一。
59.如權利要求53所述的多姿態步距校正定位方法，其中更包括圖資定位校正的步驟，此步驟包含轉彎信號圖資校正與多追蹤路徑圖資校正。
60.如權利要求59所述的多姿態步距校正定位方法，其中該轉彎信號圖資校正是依據經處理過的感測信號中的二連續轉彎信號，與行走距離而決定。
61.如權利要求60所述的多姿態步距校正定位系統，其中行走距離可由全球定位系統(Global Positioning System ;GPS)、紅外線(Infrared)、超音波(Ultrasound)、射頻辨識(Radio Frequency Identification)、超寬帶(Ultra Wideband)、可見光通訊(VisibleLight Communication)、藍芽(Bluetooth)、Zigbee、影像定位、WiFi與慣性感測元件的其中之一取得的。
62.如權利要求59所述的多姿態步距校正定位方法，其中該多追蹤路徑圖資校正是依據判斷路徑的轉彎特徵而決定的。`
【文檔編號】G01C21/16GK103884337SQ201310137189
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年4月19日 優先權日:2012年12月19日
【發明者】姜仁傑, 馮坤齊, 何旭淜, 郭倫嘉 申請人:財團法人工業技術研究院