Računska navigacija z inercijskimi senzorji uporablja številne pristope za oceno dolžine koraka, zlasti modele, ki so namenjeni oceni dolžine koraka na pametnih telefonih. Vendar pa avtorji modelov pri njihovi zasnovi redko uporabijo izmerjene dolžine korakov in kinematiko človeškega telesa med hojo. Prav tako ni uveljavljenega protokola za ovrednotenje modelov, kar še posebej pride do izraza pri njihovi analizi in primerjavi. Glavni znanstveno raziskovalni doprinosi te doktorske disertacije zajemajo nov pristop za ovrednotenje modelov ter dva nova izboljšana modela za oceno dolžine koraka z inercijskimi senzorji, ki dosegata boljše rezultate od primerljivih modelov ter sta zasnovana upoštevajoč izmerjene dolžine ciklov korakov in kinematiko gibanja človeškega telesa med hojo.
Prvi predlagani model temelji na magnitudi pospeška, drugi pa na magnitudi pospeška in frekvenci korakov. Za karakterizacijo zbranih eksperimentalnih podatkov pri izpeljavi modelov smo kot prvi uporabili analizo glavnih komponent in kanonično korelacijsko analizo, pri čemer smo se osredotočili na prostorske položaje referenčnih točk na človeškem telesu med hojo, ki jih je spremljal optični merilni sistem. Predlagana modela smo ovrednotili za štiri tipične položaje pametnega telefona ter hojo po tekalni stezi in pravokotnem testnem poligonu. Oba modela sta dosegla obetavne rezultate. Skupna povprečna absolutna napaka ocene dolžine ciklov korakov je znašala 6.44 cm za prvi model oziroma 5.64 cm za drugi model. Prvi model je na enaki množici podatkov v povprečju dosegel približno 27% manjšo skupno povprečno absolutno napako ocene dolžine ciklov korakov kot modeli, ki smo jih vključili v njegovo primerjalno analizo. Drugi model pa je v povprečju dosegel približno 26% manjšo skupno povprečno absolutno napako ocene dolžine ciklov korakov kot modeli, ki smo jih vključili v njegovo primerjalno analizo. Posledično predlagana modela predstavljata atraktivno alternativo za oceno dolžine koraka pri računski navigaciji, saj orientacija pametnega telefona na njiju ne vpliva in zato ni potrebno posebne pozornosti nameniti usmerjenosti pametnega telefona pri namestitvi na določen del telesa, kar predstavlja pomembno prednost v primerjavi s številnimi drugimi modeli.
Med to raziskavo smo začeli postavljati tudi osnove za standardizacijo ovrednotenja modelov za oceno dolžine koraka. Na podlagi poglobljene analize in primerjave smo predlagali nove kategorije modelov: modeli, zasnovani na frekvenci koraka, modeli, zasnovani na pospešku, modeli, zasnovani na kotu, in multiparametrični modeli. Poleg tega smo raziskali obstoječe pristope ovrednotenja modelov za oceno dolžine koraka in izluščili smernice za ovrednotenje ob upoštevanju več kriterijev. V okviru tega dela smo za primerjavo vzpostavili javno dostopen referenčni repozitorij z več kot 70 km meritev hoje zdravih odraslih oseb. Ta repozitorij spodbuja primerljivost rezultatov ovrednotenja in poenostavlja primerjalno analizo novih modelov. Kot prvi smo začeli z aktivnostmi za vzpostavitev takega načina primerjave, ki ima potencial, da postane splošno sprejet način za ovrednotenje in primerjavo performans modelov za oceno dolžine koraka.
|