轨迹估计模型训练方法、轨迹估计方法及设备技术

本申请涉及数据处理技术领域，具体涉及一种轨迹估计模型训练方法、轨迹估计方法及设备。该方法包括：获取第一惯性测量单元在第一时间段内产生的第一IMU数据；获取第二IMU数据；其中，第一IMU数据和第二IMU数据采用的坐标系相同，且第二IMU数据和所述第一IMU数据具有预设的对应关系；在特征提取模块，提取第一IMU数据的第一特征，以及提取第二IMU数据的第二特征；在标签估计模块，根据第一特征，确定第一标签，以及根据第二特征，确定第二标签；确定第一标签和第二标签之间的第一差异；朝着降低第一差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新。该方法可以降低对数据的依赖，并提升轨迹估计的精度。并提升轨迹估计的精度。并提升轨迹估计的精度。

【技术实现步骤摘要】
轨迹估计模型训练方法、轨迹估计方法及设备


[0001]本申请涉及数据处理
，具体涉及一种轨迹估计模型训练方法、轨迹估计方法及设备。

技术介绍

[0002]在向用户提供导航服务时，需要获取用户的轨迹。一种轨迹获取方案为：借助于卫星定位技术(例如，全球定位系统(global positioning system，GPS))，来获取用户的轨迹。另一种方案为：基于惯性测量单元(inertial measurement unit，IMU)测量到的IMU数据，估计用户的轨迹。基于IMU数据估计轨迹的方案，可以在室内以及卫星定位技术可用性较弱的室外环境下，得到用户的轨迹，使得室内导航、增强现实(augmented reality，AR)等服务得以实现。
[0003]目前，基于IMU数据估计轨迹的方案包括如下两种。
[0004]A)基于物理原理模型的轨迹估计方案。该方案有两种实现方式，其中一种方式为，基于双积分的捷联惯导系统进行轨迹估计，该方式高度依赖惯性测量单元的准确性，因此，需要笨重且昂贵的高精度惯性测量单元；另一种方式为，使用基于步态检测的轨迹推算系统进行轨迹估计，该方式需要调整大量参数，且遇到新的步态特征时，轨迹估计精度较差。
[0005]B)数据驱动的轨迹推算方案。该方案需要大量真值轨迹，且对真值轨迹的精确度要求较高，导致该方案的的成本较高；并且，在真值轨迹没有覆盖的场景，轨迹推算精度会大幅降低。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种轨迹估计模型训练方法、轨迹估计方法及设备，以提升轨迹估计的精度。
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种轨迹估计模型的训练方法，轨迹估计模型包括：特征提取模块、标签估计模块；该方法包括：获取第一惯性测量单元在第一时间段内产生的第一IMU数据；其中，第一惯性测量单元在第一时间段内沿第一轨迹移动；获取第二IMU数据；其中，第一IMU数据和第二IMU数据采用的坐标系相同，且第二IMU数据和第一IMU数据具有预设的对应关系；在特征提取模块，提取第一IMU数据的第一特征，以及提取第二IMU数据的第二特征；在标签估计模块，根据第一特征，确定第一标签，以及根据第二特征，确定第二标签；其中，第一标签和第二标签对应第一物理量；确定第一标签和第二标签之间的第一差异；朝着降低第一差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新。
[0008]也就是说，本申请实施例提供的轨迹估计模型的训练方法可以采用自监督的方式，训练轨迹估计模型，从而降低了对真值数据的依赖，并且可提高轨迹估计模型的估计精度以及泛化性。
[0009]在一种可能的实现方式中，第一物理量包括速度、位移、步长、航向角中的任一种
或多种。
[0010]也就是说，在该实现方式中，可以通过训练用于估计不同的物理量的轨迹估计模型，实现对轨迹的灵活估计。
[0011]在一种可能的实现方式中，第一IMU数据包括第一加速度和第一角速度，获取第二IMU数据包括：将第一加速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，以及将第一角速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，得到第二IMU数据。
[0012]也就是说，在该实现方式中，可以将第一IMU数据进行旋转，得到第二IMU数据，利用第一IMU数据和第二IMU数据可以实现轨迹估计模型的旋转等变性自监督训练。
[0013]在一种可能的实现方式中，根据第一特征，确定第一标签，以及根据第二特征，确定第二标签，包括：根据第一特征，确定第一初始标签，并将第一初始标签的方向沿着第一方向旋转第一角度，得到第一标签；或者，根据第二特征，确定第二初始标签，并将第二初始标签的方向沿着第二方向旋转第一角度，得到第二标签，第二方向和第一方向相反。
[0014]也就是说，在该实现方式中，可以将基于第一IMU数据的标签旋转后，和基于第二IMU数据的标签进行对比，得到损失函数；或者，可以将基于第二IMU数据的标签旋转后，和基于第一IMU数据的标签进行对比，得到损失函数；从而可以实现轨迹估计模型的旋转等变性自监督训练。
[0015]在一种可能的实现方式中，该方法还包括：获取第一IMU数据的设备共轭数据，设备共轭数据为第二惯性测量单元在第一时间段内产生的IMU数据；其中，第二惯性测量单元在第一时间段内沿第一轨迹移动；在特征提取模块，提取设备共轭数据的特征；在标签估计模块，根据设备共轭数据的特征，确定设备共轭数据所对应的标签；确定第一标签和设备共轭数据所对应的标签之间的设备共轭差异；朝着降低第一差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新包括：朝着降低第一差异的方向和朝着降低设备共轭差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新。
[0016]也就是说，在该实现方式中，在对轨迹估计模型进行旋转等变性的同时，可以利用不同惯性测量单元产生的IMU数据，对轨迹估计模型进行跨设备一致性自监督训练。
[0017]在一种可能的实现方式中，该方法还包括：获取第一IMU数据的设备共轭数据，设备共轭数据为第二惯性测量单元在第一时间段内产生的IMU数据；其中，第二惯性测量单元在第一时间段内沿第一轨迹移动；在特征提取模块，提取设备共轭数据的特征；确定第一特征和设备共轭数据的特征之间的共轭特征相似度；朝着提高共轭特征相似度的方向，对特征提取模块的参数进行第二更新。
[0018]也就是说，在该实现方式中，可以利用不同惯性测量单元产生的IMU数据，对轨迹估计模型的特征提取模块进行跨设备一致性自监督训练。
[0019]在一种可能的实现方式中，第二IMU数据是第二惯性测量单元在第一时间段内产生的；其中，第二惯性测量单元在第一时间段内沿第一轨迹移动。
[0020]也就是说，在该实现方式中，可以利用不同惯性测量单元产生的IMU数据，对轨迹估计模型进行跨设备一致性自监督训练。
[0021]在一种可能的实现方式中，第一IMU数据包括第一加速度和第一角速度，该方法还包括：将第一加速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，以及将第一角速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，得到第一IMU数据的旋转共轭IMU数据；在特征提取模块，提取旋转共
轭IMU数据的特征；在标签估计模块，根据旋转共轭IMU数据的特征，确定旋转共轭标签；确定第一标签和旋转共轭标签之间的旋转共轭差异；朝着降低第一差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新包括：朝着降低第一差异的方向和朝着降低旋转共轭差异的方向，对特征提取模块的参数和标签估计模块的参数进行第一更新。
[0022]也就是说，在该实现方式中，在对轨迹估计模型进行跨设备一致性自监督的同时，可以将IMU数据进行旋转，以对轨迹估计模型进行旋转等变性自监督。
[0023]在一种可能的实现方式中，该方法还包括：确定第一特征和第二特征之间的相似度；朝着提高第一特征和第二特征之间的相似度的方向，对特征提取模块的参数进行第二更新。
[0024]也就是说，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨迹估计模型的训练方法，其特征在于，所述轨迹估计模型包括：特征提取模块、标签估计模块；所述方法包括：获取第一惯性测量单元在第一时间段内产生的第一IMU数据；其中，所述第一惯性测量单元在所述第一时间段内沿第一轨迹移动；获取第二IMU数据；其中，所述第一IMU数据和所述第二IMU数据采用的坐标系相同，且所述第二IMU数据和所述第一IMU数据具有预设的对应关系；在所述特征提取模块，提取所述第一IMU数据的第一特征，以及提取所述第二IMU数据的第二特征；在所述标签估计模块，根据所述第一特征，确定第一标签，以及根据第二特征，确定第二标签；其中，所述第一标签和所述第二标签对应第一物理量；确定所述第一标签和所述第二标签之间的第一差异；朝着降低所述第一差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一物理量包括速度、位移、步长、航向角中的任一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一IMU数据包括第一加速度和第一角速度，所述获取第二IMU数据包括：将所述第一加速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，以及将所述第一角速度的方向沿着所述第一方向旋转所述第一角度，得到所述第二IMU数据。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一特征，确定第一标签，以及根据第二特征，确定第二标签，包括：根据所述第一特征，确定第一初始标签，并将所述第一初始标签的方向沿着所述第一方向旋转所述第一角度，得到所述第一标签；或者，根据所述第二特征，确定第二初始标签，并将所述第二初始标签的方向沿着第二方向旋转所述第一角度，得到所述第二标签，所述第二方向和所述第一方向相反。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述第一IMU数据的设备共轭数据，所述设备共轭数据为第二惯性测量单元在所述第一时间段内产生的IMU数据；其中，所述第二惯性测量单元在所述第一时间段内沿所述第一轨迹移动；在所述特征提取模块，提取所述设备共轭数据的特征；在所述标签估计模块，根据所述设备共轭数据的特征，确定所述设备共轭数据所对应的标签；确定所述第一标签和所述设备共轭数据所对应的标签之间的设备共轭差异；所述朝着降低所述第一差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新包括：朝着降低所述第一差异的方向和朝着降低所述设备共轭差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述第一IMU数据的设备共轭数据，所述设备共轭数据为第二惯性测量单元在所述第一时间段内产生的IMU数据；其中，所述第二惯性测量单元在所述第一时间段内沿所述第一轨迹移动；在所述特征提取模块，提取所述设备共轭数据的特征；确定所述第一特征和所述设备共轭数据的特征之间的共轭特征相似度；朝着提高所述共轭特征相似度的方向，对所述特征提取模块的参数进行第二更新。7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二IMU数据是第二惯性测量单元在所述第一时间段内产生的；其中，所述第二惯性测量单元在所述第一时间段内沿所述第一轨迹移动。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一IMU数据包括第一加速度和第一角速度，所述方法还包括：将所述第一加速度的方向沿着第一方向旋转第一角度，以及将所述第一角速度的方向沿着所述第一方向旋转所述第一角度，得到第一IMU数据的旋转共轭IMU数据；在所述特征提取模块，提取所述旋转共轭IMU数据的特征；在所述标签估计模块，根据所述旋转共轭IMU数据的特征，确定旋转共轭标签；确定所述第一标签和所述旋转共轭标签之间的旋转共轭差异；所述朝着降低所述第一差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新包括：朝着降低所述第一差异的方向和朝着降低所述旋转共轭差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：确定所述第一特征和所述第二特征之间的相似度；朝着提高所述第一特征和所述第二特征之间的相似度的方向，对所述特征提取模块的参数进行第二更新。10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述第一惯性测量单元在沿着所述第一轨迹移动时的实际标签；确定所述第一标签和所述实际标签之间的标签差异；所述朝着降低所述第一差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新包括：朝着降低所述第一差异的方向和朝着降低所述标签差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第一更新之后，所述方法还包括：在经过所述第一更新之后的所述特征提取模块，提取所述第一IMU数据的第三特征；在经过所述第一更新之后的所述标签估计模块，根据所述第三特征，确定第三标签，所述第三标签包括估计速度；根据所述第一时间段的时长和所述第三标签，确定所述第一惯性测量单元在所述第一时间段内的第一估计轨迹；
确定所述第一估计轨迹和所述第一轨迹之间的轨迹差异；朝着降低所述轨迹差异的方向，对所述特征提取模块的参数和所述标签估计模块的参数进行第三更新。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定所述第一估计轨迹和所述第一轨迹之间的轨迹差异包括：确定所述第一估计轨迹的长度和所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹袭亚，周才发，王永亮，曾丹丹，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：