申请/专利权人：华科智谷(上海)科技发展有限公司

申请日：2020-03-18

公开（公告）日：2020-07-03

公开（公告）号：CN111359194A

主分类号：A63B71/06(20060101)

分类号：A63B71/06(20060101)

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2020.07.28#实质审查的生效;2020.07.03#公开

摘要：本发明公开一种人形智能体三维行为空间的步行特征降维方法，包括以下步骤：二维考虑分析、建立大地坐标系、步检测分析、步行时躯干运动状态分析和步行时腿部运动状态分析；本发明在复杂的多维时空数据处理中，采用降维成二维的方法来分析考虑推算出人形智能体的位置，减轻计算机运算的负担，且基于东北天坐标系的建立，通过开始点的初始位置和每步的行进方向和距离得到用户的即时位置，减少后续的系统误差，同时使用加速度计进行步检测，检测在人形智能检测徒步行进过程中每一步是否完成，确定是否产生踏步，并通过分析加速度信号确定是前进、后退还是左侧滑和右侧滑，避免丢步或者多步情况，保证数据准确性。

主权项：1.一种人形智能体三维行为空间的步行特征降维方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：二维考虑分析将多维时空数据处理降维成二维来考虑，假设人形智能体的起始位置为和起始方位角分别为x0,y0和θ0，实时推算出人形智能体的位置：x1＝x0+s0sinθ02-1x2＝x1+s1sinθ12-2y1＝y0+s0cosθ02-3y2＝y1+s1cosθ12-4推算出： 其中，θn＝θn-1+Δθn-1,n＝1,2,...，上列式子中，x0,y0为人形智能体在初始时刻t0的位置，xn,yn为人形智能体在tn时刻的位置，si和θi分别为人形智能体从ti时刻到ti+1时刻移动的位移以及人形智能体的绝对航向；步骤二：建立大地坐标系根据步骤二，在个人导航和惯性导航中，利用大地坐标系，取东北天坐标系：NED，在东北天坐标系中我们以某一步n为例，阐述人形智能体在东北天坐标系中的递推原理,其中，设定DR_En-1,DR_Nn-1为第n-1步后在东北天坐标系下的坐标，即第n步的初始坐标，设定DR_En,DR_Nn为第n步后在东北天坐标系下的坐标，pn为第n步的步长，αn为第n步的方位角，那么，当已知DR_En,DR_Nn、pn和αn时，推出DR_En,DR_Nn，它们之间的关系如下： 其中，用户的即时位置通过开始点的初始位置和每步的行进方向和距离得到；步骤三：步检测分析对人形智能体进行步检测，检测徒步行进过程中每一步是否完成，将加速度计固定于人体的不同部位，加速度信号具有不同特性，通过分析加速度信号的特性来确定是否产生踏步，同时通过分析加速度信号确定是前进、后退、左侧滑和右侧滑；步骤四：步行时躯干运动状态分析根据步骤三，在人形智能体步检测的过程中，进行步态分析，首先，对人形智能体的行进过程中躯干的运动进行分析，取人形智能体躯干为参考点并假设从静止开始运动，是一个躯干由静止开始加速向上运动，设A点处为静止点，当向上运动到达B点时速度达到最大值；再向上运动到C点，速度为零且躯干达到最高点；接着是躯干下降的过程，当下降到点D时向下的速度达到最大值；然后是加速度正向增加的过程，直到离开地面的脚再次落地速度减小到零且躯干达到最低点，由此可知，在这个过程中，躯干是做变加速度运动的；步骤五：步行时腿部运动状态分析基于步骤四，接着对人形智能体步行时腿部运动状态进行分析，将连续的两步看成一个步周期，那么该步周期包括直立和行走两个阶段，第一次摆脚阶段脚在人形智能体重心后面，在第二次摆脚阶段脚在人形智能体重心的前面，在脚的摆动过程中，加速度不停变化，该加速度分为水平加速度和垂直加速度，其中，腿部的垂直加速度AV、水平加速度AH用下式表示： 其中，β为腿部的倾斜角。

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