设计了一种基于MEMS惯性传感器的行人运动路径跟踪系统。
量方法使用计步器原理并直接使用加速度传感器来检测行人的间距的加速度的形状变化，三轴磁力计，用于检测行人的移动方向和的值加速度以补偿转向的倾斜度。滑滤波方法用于过滤测量结果，原始数据由微处理器处理，以获得行人相对准确的步进和运动方向。后，通过实验验证了系统的效率和可行性。键词：加速度计;磁力计;计步器;跟踪系统中图分类号：TN965？ 34; TP212.9文件编号：A货号：1004？ 373X（2016）12？ 0117？ 03Résumé：一个基于惯性传感器的MEMS传感器系统上的追求，根据计步器原理被设计：该加速度传感器用于直接测量并在行人的音调的波形记录的变化，三轴磁力计被用于检测所述平滑滤波方法的方向被用于过滤测得的结果，使用微处理器，用于处理原始数据，以获得步骤和方向上的确切数目行人运动。系统已通过实验验证。键词：加速度传感器;磁力计;计步器;追踪系统的运动是无处不在的礼物。目前为止，恒温阀芯对于运动的研究，我们已经有数千年了。今，随着导航定位功能的快速发展，轨迹跟踪技术的准确性和可靠性要求越来越迫切。见的跟踪定位系统包括GPS全球定位系统，基于传感器的空间定位系统，空间跟踪系统，激光跟踪系统和基于3D视觉的空间定位系统通过电脑。献[1]使用GPS来测量objet.En的运动路径，因为诸如土地或建筑物的阴影的复杂环境中，接收器具有的定位精度差，并且不能定位。用MEMS传感器测量运动路径不需要在运动场中预先安装定位装置，成本低并且操作灵活。
考文献[2]使用MEMS加速度计，它使用加速度的积分，用于测量和估计的移动的轨迹的原则，但加速度传感器的累积误差过大，这会影响测量效果。本文中，正常人的轨迹是在MEMS传感器的基础上测量的。量方法基于计步器的原理。方法避免了在加速度传感器的测量期间产生的累积误差的补偿，并且直接使用传感器输出的加速度波形来检测进度。
过使用磁力计来校正运动方向，测量过程简单易行。动轨迹最终由Matlab可视化。个正常的人行走的加速度波形的行走步态模式分析，并应用下列规则：在正常运行过程具有周期性，并且每个步态周期包括在单个步骤中的支撑件，挥杆和站立位置。用参数包括频率和步长。
常成年人的自然步行频率为1至3步/秒，步长为50至80厘米。于身高，情绪，情绪和道路状况的差异，频率不同的人会有所不同，步伐也会发生变化。不明显自然病程，行人的间距不发生大的变化，标准偏差是加速度信号到未行人可能反映的处理的周期性特征和一个单一的值小于5 cm.The信号在一段时间内达到最大加速度。
且对于最小值，存在增加的间隔和减小的间隔，如图1所示，其中间隔AD对应于单个周期，并且其中B和C分别是最大值和最小值。
量系统解决方案和MEMS惯性传感器的快速发展旨在为个人导航的实施提供优势。导航中，由于脚的运动方向可以从根本上代表人体的运动方向并且加速度显着变化，因此系统将传感器系统固定在行人的脚踝上。测系统选择三轴加速度计来测量运动期间的脚加速度，并选择磁力计来测量磁场。量数据被过滤，由微处理器处理，最后发送到上位机进行行人移动。2显示了系统的结构组成。计表明，监测测量过程分为三个部分：步进估计，步进检测和方向检测。装置的软件流程主要包括三个步骤：俯仰频率的检测，步长的估计，运动方向的识别以及图3所示的设计软件的流程图。统假定步长是常数。体值可以通过预定义获得。同年龄和高度的用户值是不同的。
文献[3]中，研究的结果参数一个正常成人的步态特征列在表1给出的步频的测量是基于所述行人模型的方法。常行走者的加速度值具有峰值和谷值。步行期间，当脚抬起时，当行人的脚抬高到最高位置时，加速度逐渐增加。现峰值，然后出现下降。据法则，最大值可以通过最大值检测。
是，三轴加速度计收集的原始数据包含更多的高频噪声，因此滑动窗口滤波和峰峰值检测可能会进一步干扰它。滑滤波器可以抑制加速度信号的高频噪声，还可以减少行走时震颤引起的误差，获得相对平滑的测量结果。波效果如图4所示。4（a）示出了滤波后的加速度曲线，这是显而易见的，便于测量步数。量算法的流程图如图5所示，其中[at-1]，[at]分别是采样点t-1和t的加速度值。别运动方向的方向被用于测量脚的运动方向，并固定到行人的脚的传感器系统振荡并与脚的运动，这允许计算的投影倾斜支撑的三个轴上的重力加速度。斜角度用于补偿三轴磁力计的测量值的倾斜度，最后，获得脚的运动方向。骤移动方向的计算分为两个阶段：轴x的磁场的分量的测量，y和z在载体坐标系。斜补偿：载波坐标系中三轴重力加速度的分量由三轴加速度传感器测量。间坐标如图6所示：P是一个小空间，P1是xOy平面上重力加速度的投影。据几何知识，可以导出重力加速度与坐标轴之间的角度：其中[α]是重力的加速度和横坐标的轴。度[β]是重力加速度和y轴之间的角度; [γ]是重力加速度与z轴之间的角度。[Ax]，[Ay]，[Az]是三个轴x，y和z上的重力加速度的分量。ADXL343实验验证系统的材料的选择是具有三个轴的加速度传感器，三轴磁力计采用HMC5883L，微处理器采用STM32F103RC并将处理后的数据经由串行端口上传到PC机，其结果是通过Matlab发布。
传感器系统被附接到测试器，这是在一个轨迹prédéterminée.Selon表1周围实验室6×4米卷绕4个周期的脚踝，测试器的步长的大小被设定为62厘米。据人体步态模型，计步器输出应在1到3 Hz之间，系统采样频率设置为100 Hz。验结果用Matlab直观显示。2示出了步骤的数量的测量结果的准确性高，则误差被控制为3％，并达到了预期目标，这表明该算法是可行的。
论由于跟踪行人路径的要求越来越高，本文档介绍了一种基于MEMS惯性传感器的轨迹跟踪方法。系统在行走时充分利用移动步骤的规律，使用精度较低的MEMS惯性传感器来获得理想的测量效果。考文献[1]于铁军。于GPS的GPS定位系统的设计与实现[D]。原：北方大学，2014。2]胡三清。计基于MEMS加速度计科技[d Wuhan.Huazhong大学，2009年实施的空间运动轨迹跟踪系统[3]胡雪岩，晏小平郭中乌和他的合作者，王莹，王莹，王莹，王莹。常成人行走特征研究[J]。国康复理论与实践，2006，12（10）：855-857。4]严正国，李伟。于加速度传感器ADXL343的倾角测量系统设计[J]。
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