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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京航天時(shí)代光電科技有限公司申請(qǐng)的專利一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115645884B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202210554670.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：A63B71/06；該發(fā)明授權(quán)一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是由葛宏升;孟祥濤;向政;謝星志;于向懷;趙合;單聯(lián)潔;朱艷蕓設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-05-20向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)在說明書摘要公布了：本發(fā)明涉及一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，屬于電子行業(yè)智能測(cè)量領(lǐng)域。慣導(dǎo)穿戴裝置，以穿戴的方式固定在被測(cè)人體部位上，以被測(cè)人體部位為載體，測(cè)量得到被測(cè)人體部位的三軸線加速度和慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度，并發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合分析模塊；數(shù)據(jù)綜合分析模塊，根據(jù)被測(cè)人體部位的三軸線加速度和慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度，進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息；對(duì)被測(cè)人體部位進(jìn)行零速檢測(cè)，當(dāng)被測(cè)人體部位處于零速區(qū)間之內(nèi)時(shí)，對(duì)被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息進(jìn)行零速誤差修正，提高人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量測(cè)量精度。

本發(fā)明授權(quán)一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)在權(quán)利要求書中公布了：1.一種人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于慣導(dǎo)穿戴裝置和數(shù)據(jù)綜合分析模塊； 慣導(dǎo)穿戴裝置，以穿戴的方式固定在被測(cè)人體部位上，以被測(cè)人體部位為載體，測(cè)量得到被測(cè)人體部位的三軸線加速度和慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度，并發(fā)送給數(shù)據(jù)綜合分析模塊； 數(shù)據(jù)綜合分析模塊，根據(jù)被測(cè)人體部位的三軸線加速度和慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度，進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息；對(duì)被測(cè)人體部位的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行零速檢測(cè)，當(dāng)被測(cè)人體部位處于零速區(qū)間之內(nèi)時(shí)，對(duì)被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息進(jìn)行零速誤差修正； 所述數(shù)據(jù)綜合分析模塊的具體實(shí)現(xiàn)如下： S1、選“東-北-天”地理坐標(biāo)系作為導(dǎo)航坐標(biāo)系，獲取被測(cè)人體部位的三軸線加速度和慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度，進(jìn)行導(dǎo)航解算，得到被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息； S2、將被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的姿態(tài)角誤差、速度誤差、位置誤差、MEMS傳感器中的陀螺零偏和加速度計(jì)零偏作為狀態(tài)量，被測(cè)人體部位在零速區(qū)間內(nèi)的速度誤差、姿態(tài)誤差作為量測(cè)量，建立卡爾曼濾波器； S3、在MEMS傳感器的每個(gè)采樣時(shí)刻，進(jìn)行卡爾曼濾波器狀態(tài)量的一步預(yù)測(cè)，并計(jì)算狀態(tài)一步預(yù)測(cè)均方誤差陣，進(jìn)入步驟S4； S4、判斷被測(cè)人體部位是否處于零速區(qū)間內(nèi)，如果處于零速區(qū)間內(nèi)，則進(jìn)入步驟S5，否則，進(jìn)入步驟S6； S5、更新卡爾曼濾波器的量測(cè)量和量測(cè)矩陣，根據(jù)量測(cè)量、狀態(tài)一步預(yù)測(cè)均方誤差陣、狀態(tài)估計(jì)均方誤差陣、量測(cè)噪聲協(xié)方差矩陣，計(jì)算濾波增益并更新狀態(tài)估計(jì)均方誤差陣，由濾波增益和量測(cè)矩陣進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)，得到被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的速度誤差、位置誤差以及姿態(tài)角誤差，之后，根據(jù)估計(jì)到的這些誤差，修正被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)、速度和位置信息； S6、輸出被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的姿態(tài)、速度和位置信息； 被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下姿態(tài)通過如下步驟計(jì)算得到： S1.1、獲取被測(cè)人體部位在慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度 S1.2、根據(jù)被測(cè)人體部位在慣性坐標(biāo)系下的三軸角速度計(jì)算得到被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下三軸角速度 S1.3、計(jì)算當(dāng)前采樣時(shí)刻被測(cè)人體部位的姿態(tài)四元數(shù)Qk： 其中，Δt為MEMS傳感器的采樣間隔、Qk-1為上次采樣時(shí)刻被測(cè)人體部位的姿態(tài)四元數(shù)； S1.4、根據(jù)當(dāng)前采樣時(shí)刻被測(cè)人體部位的姿態(tài)四元數(shù)Qk，計(jì)算載體坐標(biāo)系至導(dǎo)航坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 S1.5、根據(jù)載體坐標(biāo)系至導(dǎo)航坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣計(jì)算被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的姿態(tài)，所述被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的姿態(tài)包括被測(cè)人體部位的俯仰角θ、橫滾角γ和偏航角ψ； 具體的計(jì)算方法為：由得到： θ＝arcsinT32 所述步驟S1中，被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下速度通過如下步驟計(jì)算得到； S1.6、將載體坐標(biāo)系至導(dǎo)航坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣代入比力方程，得到導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的加速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系下的投影 所述比力方程如下： 其中，fb為載體在慣性坐標(biāo)系下的三軸線加速度，為地球坐標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的角速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影，為導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的角速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影，gn為重力加速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影； S1.7、由公式更新導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影，即為被測(cè)人體部位在導(dǎo)航坐標(biāo)系下速度，為上一采樣時(shí)刻導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影，為當(dāng)前采樣時(shí)刻導(dǎo)航坐標(biāo)系相對(duì)于地球坐標(biāo)系的速度在導(dǎo)航坐標(biāo)系的投影。

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