在具有矩形平面布置图的建筑物中的导航的制作方法

在具有矩形平面布置图的建筑物中的导航的制作方法
【专利摘要】本发明提供用于基于参考墙壁的角度来提供方向的设备和方法。移动装置使用来自图像的水平特征的角度来校准传感器和未来传感器测量值。所述水平特征的所述角度是通过图像处理来确定，且此角度映射到建筑物的内部的四个假定平行或垂直角度中的一者。传感器校正值是从传感器确定的角度与所述图像处理确定的角度之间的差来确定。所述图像处理确定的角度假定非常准确且没有传感器测量值可能含有的累积误差或偏移。
【专利说明】在具有矩形平面布置图的建筑物中的导航
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2011年6月30日申请且标题为“在具有矩形平面布置图的建筑物中的导航(Navigation in Buildings with Rectangular Floor Plan) ”的第 13 / 174,231号美国申请案的优先权和权益，所述美国申请案以全文应用的方式并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明大体上涉及用于位置估计的设备和方法。更特定来说，本发明涉及当卫星导航系统不可用或不够时在建筑物或其它结构中提供经校准的传感器测量。
【背景技术】
[0004]当今，在处于开放区域中时能够提供位置估计的移动装置是普遍存在的。在具有四个或四个以上定位卫星的视角的乡村环境中，移动装置获取卫星信号且仅基于这些卫星信号来计算位置估计。然而当在城市环境或室内时，通常不可获得足够的卫星信号。当不可接入足够的卫星信号时，移动装置经常使用来自蜂窝式网络的信号来获得大致位置估计(例如，经由小区ID、三边测量法或三角测量法)。为了在卫星和蜂窝式信号不足够时改善位置估计，移动装置可使用惯性传感器和航位推测法。然而在长周期中，惯性传感器和常规航位推测法会累积误差，从而导致不可靠的位置估计。
[0005]图1和2展示一个人相对于建筑物的顶视图。在图1中，在当前位置(用‘X’标记)的人带着移动装置100在三个建筑物110外沿着路径120行走。基本方向北方200在此顶视图中展示为指向上。在此实例中较复杂的建筑物110展示为平行的或垂直的，其中外角210( Θ ,)与建筑物110的主外部墙壁成一直线。也就是说，每一外部墙壁平行或垂直于外角210 ( Θ纟卜)，所述角展不为从北方200偏移一角度(θ N)。在外面时，移动装置100能够从可见卫星和/或蜂窝式信号确定位置估计。然而一旦在内部，移动装置100便不能从卫星或蜂窝式基站接收足够的信号。
[0006]图2展示实例性建筑物110的平面布置图。移动装置100沿着路径120继续进入建筑物110，且当前展示为处于门厅130中。在建筑物110较深的内部，移动装置100不能获取卫星信号或执行基于卫星的定位或基于蜂窝式的定位。在此情形中，移动装置100使用其传感器330 (即，一个或一个以上加速度计334和/或陀螺测试仪336和/或磁力计338)来执行航位推测法，而不需要来自卫星或基站的任何信号。例如陀螺测试仪336等陀螺测试仪包含陀螺仪。然而，航位推测法关于每一位置估计会累积误差，原因是传感器330中的校准误差。随着时间过去，此些位置估计和估计的航向可累积许多误差或漂移，并非将移动装置100适当地置于特定位置，此些估计可能不适当地将移动装置100置于一个不同的房间或门厅，或甚至完全在建筑物100之夕卜。因此，使用传感器330的航位推测法和其它应用将在传感器330保持经良好校准的情况下受益。

【发明内容】
[0007]揭示用于提供使用外部墙壁作为参考的导航装置、校准传感器测量值的导航装置以及执行墙壁匹配的导航装置的设备和方法。
[0008]根据一些方面，揭示一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括:确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ);用所述移动装置中的相机来俘获含有水平特征的局部图像；处理所述局部图像以确定水平特征角(Θ HF)，其中所述水平特征角(Θ HF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及基于所述水平特征角(ΘΗΡ)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。[0009]根据一些方面，揭示一种校准移动装置中的惯性传感器的方法，所述方法包括:在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征；确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF」)，其中所述第一水平特征角(eHF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度；在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征；确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF2)，其中所述第二水平特征角(eHF2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平^寺征的角度；计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(θΗΡ2)之间的差以形成光学传感器旋转；用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(Θ Sa) O
[0010]根据一些方面，揭示一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括:确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ);基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向；将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
[0011]根据一些方面，揭示一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括:用所述移动装置中的相机来俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像；确定所述参考墙壁的参考角(eKEF);处理所述局部图像以确定水平特征角(0HF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(0KEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
[0012]根据一些方面，揭示一种提供经校准惯性传感器测量值的方法，所述方法包括:确定第一参考角(Gkef i);用相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像；处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1);处理来自惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(Qftss);基于以下各项来计算传感器失准(θ误差):所述传感器角(θ传感器)；所述第一参考角(θ EEFJ);以及所述第一水平特征角(θ HFJ);以及基于所述传感器失准(θ sa)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
[0013]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:相机；惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:确定所述参考墙壁的参考角(Gkef);用所述移动装置中的所述相机来俘获含有水平特征的局部图像；处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(eKEF)为90°的整数倍；以及基于所述水平特征角(0HF)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
[0014]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:用于确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)的装置；用于俘获含有水平特征的局部图像的装置；用于处理所述局部图像以确定水平特征角(Ghf)的装置，其中所述水平特征角(ΘΗΡ)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；用于将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(Qkef)为90。的整数倍的装置；以及用于基于所述水平特征角(Ghf)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度的装置。
[0015]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:确定所述参考墙壁的参考角(Gkef);从所述移动装置中的相机接收含有水平特征的局部图像；处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(Θ EEF)为90°的整数倍；以及基于所述水平特征角(Θ HF)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
[0016]根据一些方面，揭示一种用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航的移动装置，所述移动装置包括:相机；惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:用所述移动装置中的所述相机来俘获含有所述水平特征的局部图像；处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度。
[0017]根据一些方面，揭示一种用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航的移动装置，所述移动装置包括:用于俘获含有所述水平特征的局部图像的装置；用于处理所述局部图像以确定水平特征角(Ghf)的装置，其中所述水平特征角(0HF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及用于基于所述水平特征角(ΘΗΡ)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度的装置。
[0018]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:从所述移动装置中的相机接收含有所述水平特征的局部图像；处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度。
[0019]根据一些方面，揭示一种用于校准惯性传感器的移动装置，所述移动装置包括:相机；所述惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征；确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF」)，其中所述第一水平特征角(0HF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度；在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征；确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(Θ HF 2)，其中所述第二水平特征角(eHF—2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度；计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(θ HF 2)之间的差以形成光学传感器旋转；用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ误差)。
[0020]根据一些方面，揭示一种用于校准惯性传感器的移动装置，所述移动装置包括:用于在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像的装置，其中所述第一图像含有水平特征；用于确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)的装置，其中所述第一水平特征角(eHF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度；用于在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像的装置，其中所述第二图像含有水平特征；用于确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF 2)的装置，其中所述第二水平特征角(0HF 2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度；用于计算所述第一水平特征角(eHF—J与所述第二水平特征角(eHF2)之间的差以形成光学传感器旋转的装置；用于用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转的装置；以及用于基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ误差)的装置。
[0021]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于校准惯性传感器，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征；确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF」)，其中所述第一水平特征角(0HF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度；在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征；确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(θ HF 2)，其中所述第二水平特征角(eHF—2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度；计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(θ HF 2)之间的差以形成光学传感器旋转；用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ ss)。
[0022]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ);基于来自所述惯性传感器的惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向；将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
[0023]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:用于确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)的装置；用于基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向的装置；用于将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(eKEF)为90。的整数倍的装置；以及用于基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向的装置。
[0024]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ);基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向；将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
[0025]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:相机；惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:用所述移动装置中的所述相机来俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像；确定所述参考墙壁的参考角(Θ EEF);处理所述局部图像以确定水平特征角(Θ HF)，其中所述水平特征角(Θ HF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及基于所述水平特征角(ΘΗΡ)与所述参考角(Qkef)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
[0026]根据一些方面，揭示一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括:用于俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像的装置；用于确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)的装置；用于处理所述局部图像以确定水平特征角(0HF)的装置，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及用于基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(eKEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度的装置。
[0027]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁在移动装置中进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:从所述移动装置中的相机接收含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像；确定所述参考墙壁的参考角(Qkef);处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(eKEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
[0028]根据一些方面，揭示一种用于提供经校准惯性传感器测量值的移动装置，所述移动装置包括:相机；惯性传感器；以及处理器和存储器，包括用于以下操作的代码:确定第一参考角(Gkef i);用所述相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像；处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1);处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(θ ;基于以下各项来计算传感器失准(θ误差):所述传感器角(θ ;所述第一参考角(eKEF1);以及所述第一水平特征角(eHF1);以及基于所述传感器失准(θ sa)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
[0029]根据一些方面，揭示一种用于提供经校准惯性传感器测量值的移动装置，所述移动装置包括:用于确定第一参考角(ΘΚΕΡ1)的装置；用于俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像的装置；用于处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(Θ HFJ)的装置；用于处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(Θ传感器)的装置；用于基于以下各项来计算传感器失准(Θ误差)的装置:所述传感器角(Θ ;所述第一参考角(ΘΚΕΡ1);以及所述第一水平特征角(ΘΗΡ1);以及用于基于所述传感器失准(Θ误差)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值的装置。[0030]根据一些方面，揭示一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于提供经校准惯性传感器测量值，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码:确定第一参考角(eKEF1);用相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像；处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1);处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(θ ;基于以下各项来计算传感器失准(θ误差):所述传感器角(θ传感器)；所述第一参考角(θ EEFJ);以及所述第一水平特征角(θ HFJ);以及基于所述传感器失准(θ sa)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
[0031]应了解，所属领域的技术人员从以下详细描述将容易明了其它方面，其中借助于图解说明展示和描述各种方面。应将图式和详细描述视为本质上说明性的且不是限制性的。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]将仅借助于实例参考附图来描述本发明的实施例。
[0033]图1和2展不一个人相对于建筑物的顶视图。
[0034]图3是根据本发明的一些实施例的移动装置的框图。
[0035]图4图解说明根据本发明的一些实施例用于基于第一参考角(Θ EEFJ)、水平特征的第一水平特征角(eHF1)以及传感器角(θ 来提供经校准传感器测量值的一般方法。
[0036]图5到8图解说明根据本发明的一些实施例基于两个图像的图4的方法的第一实施方案。
[0037]图9到11图解说明根据本发明的一些实施例基于地图的图4的方法的第二实施方案。
[0038]图12和13图解说明根据本发明的一些实施例使用磁力计和表的图4的方法的第
三实施方案。
[0039]图14和15图解说明根据本发明的一些实施例使用磁力计和两个图像的图4的方法的第四实施方案。
[0040]图16展示根据本发明的一些实施例在外角(Θ 与多个内角(Θ 之间的关系。
[0041]图17展示根据本发明的一些实施例在门厅中执行墙壁匹配算法的移动装置的顶视图。
[0042]图18和19图解说明根据本发明的一些实施例的各种向量。
[0043]图20、21和22图解说明根据本发明的一些实施例的墙壁匹配。
[0044]图23是根据本发明的一些实施例的移动装置中的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0045]下文结合附图陈述的详细描述既定作为对本发明的各种方面的描述，且既定不表示其中可实践本发明的仅有方面。在本发明中描述的每一方面是仅作为本发明的实例或图解说明而提供，且不应当解释为比其它方面优选或有利。详细描述包含具体细节以用于提供对本发明的详尽理解的目的。然而所属领域的技术人员将了解，可在无这些具体细节的情况下实践本发明。在一些实例中，以框图形式展示众所周知的结构和装置，以免混淆本发明的概念。首字母缩写和其它描述性术语可仅为了方便和清楚而使用，且既定不限制本发明的范围。
[0046]本文描述的位置确定技术可结合各种无线通信网络来实施，例如无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)等等。术语“网络”和“系统”经常可互换地使用。WWAN可为码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(0FDMA)网络、单载波频分多址(SC — FDMA)网络、长期演进(LTE)等等。CDMA网络可实施一个或一个以上无线电接入技术(RAT)，例如cdma2000、宽带-CDMA(W-CDMA)等等。Cdma2000包含IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实施全球移动通信系统(GSM)、数字高级移动电话系统(D — AMPS)或某种其它RAT。GSM和W-CDMA在来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文献中描述。Cdma2000在来自名为“第三代合作伙伴计划2” (3GPP2)的组织的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公开可用的。WLAN可为IEEE802.llx网络，且WPAN可为蓝牙网络、IEEE802.15x或某种其它类型的网络。所述技术也可结合WWAN、WLAN和/或WPAN的任一组合来实施。
[0047]卫星定位系统(SPS)通常包含若干发射器的系统，所述发射器经定位以使得实体能够至少部分地基于从发射器接收的信号来确定其在地球上或上方的位置。此发射器通常发射用一设定数目的码片的重复伪随机噪声(PN)码标记的信号，且可位于基于地面的控制台、用户设备和/或空间飞行器上。在特定实例中，此些发射器可位于地球轨道人造卫星(SV)上。举例来说，在例如全球定位系统(GPS)、伽利略、GL0NASS或Compass等全球导航卫星系统(GNSS)的群集中的SV可发射以PN码标记的信号，所述PN码可区别于由群集中的其它SV发射的PN码(例如，如GPS中针对每一卫星使用不同的PN码或如GL0NASS中在不同频率上使用相同的码)。根据某些方面，本文呈现的技术不限于用于SPS的全球系统(例如，GNSS)。举例来说，本文提供的技术可应用于或另外能够用于各种地区系统中，例如日本的准天顶卫星系统(QZSS)、印度的印度地区导航卫星系统(IRNSS)、中国的北斗等等，和/或与一个或一个以上全球和/或地区导航卫星系统相关联或另外能够与其一起使用的各种增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS))中。举例来说但并非限制，SBAS可包含提供完整性信息、差分校正等的增强系统，例如广域增强系统(WAAS)、欧洲同步卫星导航覆盖服务(EGN0S)、多功能卫星增强系统(MSAS)、GPS辅助地理增强导航或GPS与地理增强导航系统(GAGAN)和/或类似系统。因此，如本文使用，SPS可包含一个或一个以上全球和/或地区导航卫星系统和/或增强系统的任一组合，且SPS信号可包含与这一个或一个以上SPS相关联的SPS、类似于SPS物和/或其它信号。
[0048]如本文使用，移动装置100有时称为移动台(MS)或用户设备(UE)，例如蜂窝式电话、移动电话或其它无线通信装置、个人通信系统(PCS)装置、个人导航装置(PND)、个人信息管理器(PM)、个人数字助理(PDA)、能够接收无线通信和/或导航信号的膝上型或其它合适的移动装置。术语“移动台”也既定包含例如通过短程无线、红外、有线连接或其它连接(无论在装置处或在PND处是否发生卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关处理)与个人导航装置(PND)通信的装置。而且，“移动台”既定包含能够例如经由因特网、WiFi或其它网络且无论在装置处、在服务器处或在与网络相关联的另一装置处是否发生卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关处理均与服务器通信的所有装置，包含无线通信装置、计算机、膝上型计算机等等。以上的任一可操作组合也视为移动装置100。
[0049]本发明的实施例使用从图像导出的基于光学的角度计算来校准由传感器330提供的较不可靠的角度测量。一些应用使用(例如，同一墙壁或若干毗邻墙壁的)两个内部图像。一些应用使用一个内部图像和一个外部图像。一些应用使用一个内部图像和一个顶视地图图像。一些应用使用一个内部图像和建筑物定向表。这些实施例可用以校准例如陀螺测试仪336和磁力计338等传感器330。
[0050]一些应用假定外部和内部墙壁彼此平行和垂直。其它应用限于先验地已知具有正方形外部墙壁的建筑物110。查找表或顶视地图或顶视卫星图像可识别哪些建筑物110具有正方形墙壁且可参考每一建筑物110的外角210( Θ #)。一些应用假定内部墙壁平行和垂直于外部墙壁。在其它应用中，移动装置100将本文描述的算法的应用限于先验地已知具有平行于外部墙壁的内部墙壁的建筑物110。同样，此些符合的建筑物110可从查找表或顶视地图或顶视卫星图像来确定。
[0051]本文描述和使用的每一角度假定已经转换到水平平面，使得所描述的角度可从顶视图来测量。而且，实施例假定水平特征140沿着内部墙壁且平行于内部墙壁而延伸。在执行中，移动装置100:(1)从所俘获图像确定水平特征140的相对定向(称为水平特征角355(ΘΗΡ1)) ；(2)将内部墙壁的方向限制为平行或垂直于外角210(θ ,) ；(3)与传感器测量值进行比较以形成传感器失准370 (Θ ;以及(4)重新校准陀螺测试仪336，重新校准磁力计338，和/或调整来自传感器330的其它测量值。
[0052]一些实施例假定移动装置100的运动方向250( Θ运动)跟随平行于内部墙壁的路径120。这些实施例可使用或可不使用来自相机320的图像。此些实施例当运动方向(Θga)在门厅130内且沿着门厅130时可为准确的，然而当运动方向(Θ ga)在房间内且运动不一定对准于平行门厅130时较不准确。虽然不如使用水平特征140的图像的实施例准确，但此些实施例可在无相机320的情况下实施。
[0053]将此假定的限制应用于从所俘获图像和/或运动确定的水平特征140可帮助重新对准航位推测法或其它导航，重新校准陀螺测试仪336，重新校准磁力计338，和/或调整来自传感器330的其它测量值，如下文更详细描述。
[0054]图3是根据本发明的一些实施例的移动装置100的框图。移动装置100包含处理器310、相机320、传感器330和存储器340。处理器310可包含单个处理器、微控制器、微处理器等等，或一组此类装置，如下文描述。相机320可俘获单个图像或图像序列或视频。传感器330包含惯性传感器332和/或磁力计338。惯性传感器332可包含一个三维(3-D)惯性传感器或者两个或两个以上3-D惯性传感器，例如一个或两个加速度计334和/或一个或两个陀螺测试仪336。存储器340为非瞬时的(例如RAM和/或ROM)且可包含与处理器310分离和/或与处理器310集成的存储器。存储器340可包含易失性和/或非易失性存储器，用于保持软件指令或代码以执行本文描述的方法。
[0055]图4图解说明根据本发明的一些实施例用于基于第一参考角(Θ EEFJ)、水平特征140的第一水平特征角355 ( Θ HFJ)以及传感器角365 ( Θ 来提供经校准传感器测量值的一般方法。传感器330提供一个、两个或一序列的传感器测量值，且相机320提供包含至少一个水平特征140的一个或两个图像。如果相机320提供一个图像，那么所述图像通常是在最终传感器测量时俘获。如果相机320提供两个图像，那么一个图像(称为最终图像、第二图像或局部图像)通常是在最终传感器测量时俘获，且另一图像(称为初始图像或第一图像)通常是在初始传感器测量时俘获。最终图像是在计算中所需的最终或最后图像，且也称为局部图像，因为其实对紧邻的局部区域取得的图像。
[0056] 在312处，处理器310接收一个或一个以上传感器测量值。处理器310处理传感器测量值以形成传感器角365 ( Θ传感器)。传感器角365 ( Θ传感器)表不以下任一者:(1)由移动装置100感测到的相对角度(例如，在两个图像的俘获时间之间移动装置100的角度改变量)；或(2)移动装置100的绝对角度(例如，在最终图像期间的罗盘航向，或偏离航位推测法的最终航向)。
[0057]在整个本发明中，绝对角度或绝对定向可以从0°到360°的范围写出。举例来说，任何绝对角度(Θ')均可写为{θ=(θ, modulo360° )}。因此，10°等效于370°等效于-350°。然而，相对角度或相对定向应维持其角度的正负号和量值，所述角度可小于0°或大于360°，从而考虑旋转方向和若干完整和部分的旋转。举例来说，0° (表示无旋转)不等效于360° (表示完整旋转)。
[0058]在314处，基于最终图像，处理器310处理图像以确定移动装置100与水平特征140之间的水平特征角(0HF)(例如，第一水平特征角355(0HF1))。第一水平特征角355(ΘΗΡ1)是由图像处理形成且界定具有高确定度的角度，且形成具有比由来自传感器330的传感器测量值提供的角度高得多的确定度的光学角度。
[0059]在316处，处理器310接收第一参考角350( Θ REF—J，其可为预定的。第一参考角35O(0KEF1)表示从初始图像以光学方式测量的移动装置100的第一定向，或表示建筑物110的外角210(θ ,h)或内角220(θ ?)0处理器310通过计算第一水平特征角355 ( Θ HFJ)与第一参考角350( Θ EEFJ)之间的差来形成第二参考角360( Θ EEF2)(例如，{ Θ EEF_2= Θ HFJ- θ EEFj})。第二参考角360 ( Θ REF_2)表示移动装置100的角旋转，其中所述角旋转是基于高确定度光学计算。此第二参考角360(ΘΚΕΡ2)可为相对角度或可为绝对角度。
[0060]在318处,处理器310基于传感器角365 ( Θ _#)与第二参考角360 ( Θ EEF 2)之间的差来计算传感器失准370( Θ误差)。此差可展不为{ Θ = Θ REF—2 — Θ 。当然，步骤316和318可在一个步骤中执行为{ Θ 误差= Θ HF- Θ EEF1— Θ传感器}。传感器失准370 ( Θ误差)反馈到传感器330或者反馈到步骤314，以校正未来的传感器测量值。或者，反馈传感器失准370(θ误差)的分数，使得校正是较为逐渐的且较不可能过冲。或者，仅反馈传感器失准370(θ误差)的正负号，使得系统采取预定大小的步长作为反馈信号。
[0061]关于以下图式展示特定实施方案。下文参考图5到15描述对图4的变化和以下图式中的额外细节，然而为了清楚而不重复重复的图式元件的描述。
[0062]图5到8图解说明根据本发明的一些实施例基于两个图像的图4的方法的第一实施方案。实例展示至少包含陀螺测试仪336的传感器330且第一参考角350 ( Θ EEFJ)是基于初始图像。
[0063]在图5中，相机320提供两个图像:初始图像和最终图像。在步骤314类似地处理两个图像以提取一个或两个水平特征140的角度:基于最终图像的第一水平特征角355(9 HFJ)和基于初始图像的第二水平特征角(Θ HF 2)。第二水平特征角(θ hf 2)用以基于初始图像形成第一参考角350 ( Θ EEF1)。处理器310基于第二水平特征角(Θ HF 2)设定第一参考角350 ( Θ HFJ)以使得{ Θ EEF_ = Θ HF 2+(n x90° )}，其中η是基于初始图像，如下文参加图7和8阐释。偏离参考角90°的整数倍的每一角度也可写为以下各项的模数:(1)参考角度加上η χ90°:与(2)360°，其中η是任何正、负或零值整数。模数公式可得到角度跨度360。，例如在0与360°之间或在-180°与+180°之间。
[0064]如图6中所示，传感器330提供来自陀螺测试仪336的若干传感器测量值。初始传感器测量值表示初始图像俘获的时间。最终传感器测量值表示最终图像俘获的时间。每一传感器测量值表示自从前一传感器测量值的旋转角的小改变，使得计算的传感器角365为
[0065]其中Ν为传感器测量值的数目。每一传感器测量值(Λ θ)表示/-1
移动装置100的旋转的增量增加或减少。举例来说，如果移动装置100以每秒50°的恒定速率旋转且传感器测量值以每秒100个样本的速率发生，那么平均每一样本将展示每样本
0.5°的角度改变。
[0066]通过从初始图像俘获的时间到最终图像俘获的时间对若干传感器测量值进行积分，处理器310可计算传感器角365 ( Θ传感器)。此传感器角365 ( Θ传感器)可能在所述两个图像之间的持续时间中已累积误差。还展示从初始图像导出且在初始传感器测量值(Λ 0:)的周期期间俘获的第一参考角350 ( Θ EEFJ)，以及从最终图像导出且在最终传感器测量值(Δ ΘΝ)的周期期间俘获的第一水平特征角355( 0HF1)。第一水平特征角355(0hf i)与第一参考角350 ( Θ EEFJ)之间的差得到第二参考角360 ( Θ REF 2)，其为具有高确定度的光学形成的角度。
[0067]当相机320俘获共同内部墙壁的两个图像时，图像可含有来自两个不同角度的共同水平特征140。当相机320俘获两个不同内部墙壁的两个图像时，所述两个图像可为垂直或平行墙壁的图像，且每一图像含有不同的水平特征140。在每一情况下，移动装置100在图像之间旋转相对角度。基于314的图像处理以及316和318的计算，将此旋转角度计算为第二参考角360 ( Θ EEF 2)，其是基于第一水平特征角355 ( Θ HFJ)和第一参考角350 ( Θ EEFJ)。第二参考角360 ( Θ KEF 2)是光学获得的角度且以高确定度表示移动装置在两个图像之间在一时间期间的旋转。
[0068]在图7中，共同水平特征140是从第一视角24(V和第二视角240的视图。初始视角是在移动装置100的移动定向240' (Θ 的情况下从在初始时间俘获的初始图像确定的第二水平特征角(Θ hf_2)。最终视角是在移动装置100的移动定向240 ( Θ 的情况下从在最终时间俘获的最终图像确定的第一水平特征角355 ( Θ HFJ)。由于两个图像参考沿着共同内部墙壁的同一水平特征140，因此第一参考角350( Θ EEF1)简单地设定为第二水平特征角(Θ hf_2)的值。将第一水平特征角355( Θ HFJ)与第一参考角350( Θ EEF1)之间的差设定为第二参考角360 ( Θ EEF 2)。
[0069]在图8中，沿着不同内部墙壁的两个不同水平特征140是从两个视角观看的:从第一视角240'和第二视角240。第一水平特征140是从第一水平特征角355 (0HF1)观看，且第二水平特征140是从第二水平特征角(ΘΗΡ 2)观看。从大致的传感器测量值，移动装置100能够确定沿着作为最可能垂直的内部墙壁的不同内部墙壁的水平特征140的两个角度(θ hf_i和θ HP—2)。将第一参考角350( Θ EEFJ)设定为一值以补偿具有不同定向的两个水平特征140。在此情况下，基于所述两个图像是垂直水平特征140的图像的假设，将第一参考角 350 ( Θ EEF1)设定为去掉 90。(即，Θ EEF_ = Θ HF—厂90。)。
[0070]大体上，处理器310 计算{0REF(n χ90° )}，其中 η=0，± 1，±2 或 ±3 (假定移动装置100不进行完整旋转)。当两个图像中的水平特征140是沿着共同墙壁时，则n=0。当两个图像中的水平特征140是沿着垂直墙壁时，则n=±l。当两个图像中的水平特征140是沿着相对墙壁时，则n=±2。处理器310可使用其中当移动装置100经历逆时针旋转时使用正补偿(+90°、+180°或+270° )且当移动装置100经历顺时针旋转时使用负补偿(-90°、-180° 或-270° )的惯例。通过用 0°、±90°、±180° 或 ±270° 调整第二水平特征角(θ HP—2)以形成第一参考角350 ( Θ EEF1)，两个角度(Θ HFJ和Θ EEF1)处于共同参考帧中且可直接相减以形成相对角度(即，第二参考角360( Θ KEF 2))。
[0071]图9到11图解说明根据本发明的一些实施例基于地图的图4的方法的第二实施方案。替代于如以上实施例中描述由从移动装置100俘获的初始图像或第一图像提供，图9展不从顶视地图392导出的参考角(Θ KEF)(例如，第一参考角350( Θ KEF—J)。因此,第一参考角350 ( Θ EEF1)是绝对方向且独立于移动装置100的定向。
[0072]在图9中，例如谷歌卫星视图等顶视地图392提供用于检测建筑物110的轮廓的源。在390处，处理器310检索包含建筑物110的顶视图的顶视地图392的副本。处理器310可基于移动装置100的最后已知的位置估计以及哪一建筑物110最接近或最可能为移动装置100现在驻留其中的建筑物110，来选择顶视地图392。处理器310随后执行顶视地图392的图像处理以提取外部墙壁的外角210 ( Θ 。移动装置100可将外部轮廓的任一墙壁选择为外角210(θ ,)，例如与北方200相比从0°和90°的外部墙壁角度。移动装置100随后假定每一外部墙壁和内部墙壁是以外角210 ( Θ 定向或以从外角210 ( Θ 的90°、180°或270°偏移而定向，以设定内角220(θ ?)。接着，处理器310确定哪一内部墙壁含有第一水平特征，随后将内角220 (θ ?)设定为绝对角度{θ ?=θ ,h + (n x90° )}，其中n=0、l、2或3。第一参考角35O(0KEF1)等于内角220 ( Θ内)。
[0073]在312处，处理器310产生绝对角度作为相对于北方200定向的传感器角365 ( Θ举例来说，将传感器角365(θ 设定为在最终图像俘获时的航位推测法航
向。在316处，处理器310从同样是绝对角度的第一水平特征角355 (0HF1)和第一参考角350 ( Θ EEFJ)来计算作为绝对角度的第二参考角360 ( Θ EEF 2)。在318处，处理器310基于两个绝对角度来计算作为相对角度的传感器失准370 (Θ:第二参考角(0KEF 2)和传感器角365 ( Θ传感器)。
[0074]一些实施例使用上文描述的方法来使用利用参考墙壁的移动装置进行导航。移动装置确定参考墙壁的参考角(Θ EEF)。参考墙壁可提供作为相对于北方的绝对角度的参考角(Θ EEF)。参考墙壁可为外部墙壁或内部墙壁。参考角(Θ REF)可从初始图像俘获且从所述图像提取，可基于移动装置处于其中、最接近或将要进入的建筑物来确定，可从顶视地图发现和/或从表或其它数据库中查找。
[0075]移动装置使用相机或其它光学传感器来俘获局部环境的图像。如果局部图像含有水平特征，那么移动装置处理局部图像以确定水平特征的水平特征角(Θ hf)。水平特征可为门框的顶部边缘、关上的门的底部边缘、窗框和窗的边缘、铭牌、挂在墙壁上的图片或海报、墙壁与天花板或地板之间的边缘，或一件家具的边缘。水平特征角(eHF)测量从移动装置的当前定向到水平特征的水平角度跨度。也就是说，它是对象之间的相对角度。[0076]移动装置接着选择水平特征的墙壁角度。墙壁角度假定为与参考墙壁垂直或平行。由此，墙壁角度等于在模数运算之后从参考角度(ΘΚΕΡ)的90°的整数倍数，前提是所得墙壁角度大于360°跨度(例如，0°到360°，或-180°到+180° )。举例来说，可将墙壁角度设定为四个角度中等于(参考墙壁+η*90° )与360°的模数的一者，其中η为正、负或零值整数。使用惯性传感器或罗盘，移动装置可猜测四个可能墙壁角度中的哪一者是正确的墙壁角度。即使惯性传感器方向已累积多达恰在45°误差之下，那么移动装置选择在方向上最接近的墙壁。选定墙壁角度与具有累积误差的传感器方向之间的差可用以对来自传感器的读数进行加权、复位和/或校准。也就是说，传感器失准(Θ sa)可从以下两者之间的差导出:(1)基于来自惯性传感器的惯性传感器测量值的移动装置的当前定向(Θ
;与⑵移动装置的当前定向的角度。传感器失准(Θ误差)可随后用以校准惯性传感器。
[0077]移动装置可随后基于水平特征角(Θ HF)与墙壁角度的组合来确定移动装置的当前定向的水平平面中的绝对角度。此绝对角度可用来确定移动装置的经更新位置或运动方向。举例来说，此绝对角度可用来辅助航位推测法算法。
[0078]在其基本形式中，移动装置可假定跟随内部墙壁。也就是说，在具有或不具有相机图像的情况下，移动装置的运动方向可限于与参考墙壁成直线或垂直的运动，进而执行墙壁匹配。在具有相机的其它实施例中，移动装置与任何水平特征一起使用墙壁匹配进行导航，以估计运动。移动装置用移动装置中的相机来俘获局部图像。局部图像是移动装置的紧邻局部区域的图像。如果局部图像含有水平特征，那么移动装置处理局部图像以确定水平特征角(eHF)。又，水平特征角(ΘΗΡ)是从移动装置的当前定向到水平特征的水平平面跨度中的角度。移动装置还基于水平特征角(ΘΗΡ)将移动装置的运动方向估计为四个方向中的一者，且假定移动装置的运动平行于含有水平特征的墙壁角度。
[0079]移动装置还可确定参考墙壁的参考角(Θ REF)，其中参考角(Θ REF)是相对于北方的绝对角度，随后将水平特征的墙壁角度选择为等于从参考角(ΘΚΕΡ)为90°的整数倍，如上所述。移动装置可例如通过俘获初始图像且随后基于初始图像计算参考角(eKEF)来如上所述计算参考角(Θ ref)。
[0080]在一些实施例中，参考墙壁用以校准惯性传感器。移动装置在第一时间从处于第一定向的移动装置俘获第一图像，其中第一图像含有水平特征。移动装置随后确定第一图像中的水平特征的第一水平特征角(eHF1)，其中第一水平特征角(eHF1)是从在第一时间处于第一定向的移动装置到第一图像中的水平特征的角度。
[0081]移动装置还在第二时间从处于第二定向的移动装置俘获第二图像，其中第二图像含有水平特征。移动装置随后确定第二图像中的水平特征的第二水平特征角(eHF2)，其中第二水平特征角(0HF—2)是从在第二时间处于第二定向的移动装置到第二图像中的水平特征的角度。
[0082]移动装置随后计算第一水平特征角(Θ HFJ)与第二水平特征角(Θ HF 2)之间的差以形成光学传感器旋转。并行地，移动装置用惯性传感器测量移动装置从第一时间的第一定向到第二时间的第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转。基于光学传感器旋转与惯性传感器旋转之间的差，移动装置可导出传感器失准(Θ ss)，其可反馈到传感器。
[0083]在图10中，从得知移动装置100的绝对定向时计算传感器角365 ( Θ _器)。此时间与第一参考角350 ( Θ EEFJ)的时间一致。举例来说,处理器310从移动装置100在外部的时间到最终图像的俘获时间进行积分。含有内部墙壁上的第一水平特征140的最终图像用以设定第一水平特征角355 ( Θ HFJ)。处理器310基于由传感器300提供的大致航向来确定最可能为最终图像中的内部墙壁的内部墙壁。可将第一参考角350(ΘΚΕΡ1)设定为外部墙壁的角度或含有水平特征140的内部墙壁的角度。
[0084]在图11中，沿着移动定向240 (Θ 朝向沿着内部墙壁的(第一)水平特征140来俘获最终图像(或局部图像)。又，经由314处的图像处理将移动定向240(θ 与内角220( θ ?)之间的角度计算为第一水平特征角355( Θ HFJ)(或水平特征角(Θ HF))。基于外角210(θ ,h)和大致传感器航向将内角220( θ ?)选择为最接近的内部墙壁。
[0085]图12和13图解说明根据本发明的一些实施例使用磁力计338和表的图4的方法的第三实施方案。在图12中，展示第三实施例。在此情况下，第一参考角350( Θ EEF1)是基于含有外角210(θ ,h)的表条目，且包含磁力计338的传感器330提供指示绝对罗盘方向的传感器测量值。
[0086]在312处，处理器310处理传感器测量值以形成绝对角度(传感器角365(θ传感器))。传感器角365 ( Θ 可为通过传感器测量值，或可为多个传感器测量值的经低通滤波版本且将航向表示为绝对角度。
[0087]在394处，形成外角210 ( Θ 的表且通过建筑物位置来标引。对于此实施例，远程服务器可处理顶视地图392以提取各种建筑物110的外角210 (Θ ,h),且可将此表提供到移动装置100或可以最接近建筑物110的外角210 ( Θ ,h)来响应于位置估计。
[0088]在图13中，提供绝对罗盘航向(Θ MG_2)的单个传感器测量值可用以设定传感器角365(θ 局部图像或最终图像用以设定基于光学的角度(例如，水平特征角(0HF)或第一水平特征角355( Θ HF—J)，其比传感器角365(θ传感器)可靠得多。传感器失准370(θ误差)可使用第一参考角350 ( Θ EEFJ)、第一水平特征角355 ( Θ HFJ)和传感器角365 ( Θ传感器)来设定，且可用以调整磁力计338。
[0089]图14和15图解说明根据本发明的一些实施例使用磁力计338和两个图像的图4的方法的第四实施方案。在图14中，第一参考角350( 0 —」)是基于来自相机320的初始图像，且包含磁力计338的传感器330提供指示绝对罗盘方向的传感器测量值。图15中进一步图解说明实施例，其将传感器角365(θ 展示为相对角度，且为罗盘航向(Θ.—J(在初始图像俘获时期间取得)与罗盘航向(eme 2)(在最终图像俘获时期间取得)之间的差。将第一水平特征角355 ( Θ HFJ)与第一参考角350( Θ EEFJ)之间的差设定为第二参考角360 ( Θ EEF 2)。所述两个相对角度(传感器角365 ( Θ _器)和第二参考角360 ( Θ EEF 2))之间的差形成传感器失准370 ( Θ )。
[0090]上文描述的图式针对第一参考角350 ( Θ EEFJ)组合了各种类型的传感器测量值与各种源。一些配置使用来自陀螺测试仪336的传感器测量值，而其它配置使用来自磁力计338的传感器测量值。一些配置使用两个图像，而其它实施例使用一个图像和表或顶视地图。这些配置中的一些产生绝对传感器导出的角度和绝对光学导出的角度，而其它配置产生相对传感器导出的角度和相对光学导出的角度。将这些传感器和光学角度进行比较以产生传感器失准370 (Θ 和反馈信号。虽然已图解说明各种配置，但这些配置并不彼此排斥，且可在执行中组合或重叠。以下图式进一步图解说明这些配置的方面。[0091]图16展示根据本发明的一些实施例在外角210( Θ 与多个内角220 (θ ?)之间的关系。每一内角220( Θ内)假定处于偏离外角210( Θ外)一个偏移，使得{ θ ?= Θ外+ (η χ90° )}，其中η=0、1、2或3。第一内角220-0展示为处于0°，与外角210 ( Θ外)成直线。第二内角220— 90展示为处于90°。第三内角220-180展示为处于180°。第四内角220— 270展示为处于270°。
[0092]图17展示根据本发明的一些实施例在门厅中执行墙壁匹配算法的移动装置100的顶视图。展不若干方向或角度。第一方向是移动方向(Θ 11?)，其为移动装置100所定向的方向。移动方向(Θ 界定相机320和移动装置100的主体的中心轴线()。移动装置100的第二轴线(Ρμ)垂直于中心轴线(2μ)且在移动装置100直立的情况下大体上是水平的。移动装置100的第三轴线(^)垂直于中心轴线和水平轴线(h)，且在移动装置100直立的情况下大体上是垂直的。三条垂直轴线界定移动装置100的主体参考系，且相对于移动装置100是固定的，但相对于建筑物110是可变的。
[0093]第二方向是运动方向250 (Θ运动)，其为移动装置100沿着路径120的运动方向。第三方向是水平方向230 ( Θ 7W)，其为在相机320的视角中的水平特征140的方向。水平方向230(θ 7W)假定为内角220( θ ?)中的一者。水平特征140可为门道的顶部、关上的门的底部或顶部、门厅130的底部或顶部边缘、画框的底部或顶部、标志或铭牌、水平扶手，或类似的水平特征140。路径120展示为在门厅130内(例如，一个人可正在沿着门厅130行走)。
[0094]如果在运动中，运动方向250 ( Θ运动)可大体上与水平方向230 ( Θ水平)成直线，所述水平方向可假定为平行或垂直于外角210 (Θ #)。因此，惯性传感器332可用以测量和累积运动方向250 ( Θ运动)，且相机320可使用图像处理来搜索水平特征140且计算水平方向230(θ7]^)。举例来说，加速度计334可与航位推测法一起使用。沿着路径120的当前运动方向250(θ ga)可经映射、约束或限制于平行/垂直方向，如上文论述。
[0095]图18和19图解说明根据本发明的一些实施例的各种向量。在图18中，第一向量是参考方向(Θ #if)，例如基本方向(例如，磁北或真北，称为北方200)。第二向量是外角210(θ#)，其跟随建筑物110的外部墙壁中的一者。将角度0,界定为形成于参考方向(Θ参考)与外角210( Θ 之间的角度。经常，可通过恰在进入建筑物110中之前做出的观察来确定外角210 ( Θ ,h)。外角210 ( Θ ,h)可通过图像处理从相机图像来计算，或从移动装置100或服务器上的表中的查找表来计算。或者，位置估计可指示最接近的建筑物110，且查找表可含有所述建筑物110的外角210( Θ #)。
[0096]在图19中，使用由传感器330提供的大致角度得到与内部墙壁方向的内角220( Θ内)不同的测得角度(Θ 得)。所述差可表示为传感器漂移(ε g移)。此处，图展示内角220( Θ 内):220-0(处于 0。+Θ 外)，220— 90(处于 90° + Θ 外)，220-180 (处于 180。+ Θ外)，和220—270 (处于270° + Θ外)。由于传感器漂移(ε漂移),传感器330提供偏离但可在映射到内部墙壁的情况下经校正的角度，其用以确定传感器330中的误差。
[0097]第三向量是移动定向240(θ 其为移动装置100所定向的方向，如上文阐释。第四向量为水平方向230(θ 7W)，其假定为平行和垂直于外角210( Θ #)的四个角中的一者。也就是说，水平方向230(θ水平)映射到{Θ外，Θ外+90。，Θ外+180。，Θ外+270。}中的一者。第五向量是估计水平方向(Θ EST—mKIZ),其应等于水平方向230( Θ 7W),但由于稍微的图像处理误差、表误差和/或错误假定，估计水平方向(Θ EST—HMIZ)可能不确切等于水平方向230 (Θ水平)。
[0098]图20、21和22图解说明根据本发明的一些实施例的墙壁匹配。在图20中，在{ Θ外+4δ。，Θ外+135°，Θ外+225°，Θ外+315° }处展示四个划分。此处，给定的方向角β等效于且假定减少到(0mod36O° )。
[0099]移动装置100可通过将方向(Θ调整)调整到最接近{ Θ外，Θ ^+90°，Θ外+180°，Θ #+270° }的方向，来调整大致测得方向(θ 上的累积漂移，其假定为包含偏离垂直或平行外部墙壁的累积误差。因此，测得方向(θ Μ#)是输入参数，且经调整方向(Θ iaft)是输出参数。举例来说，如果测得方向(Θ #]#)在两个毗邻阈值之间，那么将测得方向(Θa得)映射为将平行或垂直于外角210(θ外)的经调整方向(Θ调整)。也就是说，如果{Θ外+45。〈 Θ测得〈Θ外+135° }，那么{ Θ调整=θ外+90。}。如果{ Θ外+135° 〈 Θ测得〈Θ外+225。}，那么{ Θ调整=θ外+180° }。如果{Θ外+225°〈 Θ测得〈Θ外+315° }，那么{Θ调整=Θ外+270° }。如果{ Θ外+315° < Θ测得〈Θ外+45° }，那么{ Θ调整=Θ外}。在此情况下，完整范围的输入参数(测得方向，Θ 得)映射到四个输出参数中的一者(调整方向，{Θ调整=D外+ (n x90° )),其中 η=0,1,2,3。
[0100]在图21中，映射第一子范围的测得方向(Θ _)，且剩余第二子范围的测得方向(Θ謝#)保持未映射。第一子范围包括接近于四个平行/垂直外角210 ( Θ外)(Θ外+η*90° )中的一者的角度。第二子范围(展示为虚线区域)包括远离四个平行/垂直外角210(θ外)(Θ外+η*90。)中的任一者的角度。
[0101]测得方向(Θ浦)在其处于从四个平行/垂直外角210( Θ外)(Θ外+η*90° )的角度Θ以内的情况下为接近的。也就是说，如果(Θ外+45° + θ〈 Θ謝#〈 Θ外+135° - Θ )，那么(Θ调整=θ外+90。)。如果(Θ外+135° +Θ〈 Θ测得〈Θ外+225。-0)，那么(0调整=0外+180。)。如果(0外+225。+Θ〈 Θ 测得〈Θ 外+315。- Θ )，那么(Θ 调整=Θ 外+270。)。如果(Θ外+315° +θ〈θ测得〈Θ外+45° -Θ)，那么(Θ调整=θ外)。在此情况下，输入参数的仅此第一子范围(测得方向，Θ #]#)映射到四个输出参数中的一者(调整方向，Θ iJW = {D外+n*90。}，其中 n=0，l，2，3)。
[0102]如果测得方向(θ 在第一子范围之外，那么其在第二子范围内。当测得方向(Θ _得)在从四个平行/垂直外角210( Θ外)(Θ外+n*90° )的角度Θ之外时测得方向(Θ测得)的第二子范围不被映射。也就是说，当(Θ外+135。- θ〈 Θ测得〈Θ外+135。+ Θ )或(Θ外+225。-θ〈 Θ 测得〈Θ 外+225。+Θ)或(Θ 外+315。- θ〈 Θ 测得〈Θ 外+315。+Θ)或(Θ 外+45° - θ〈 Θ测得〈Θ外+45° + Θ )时，测得方向(Θ测得)不被映射。因此，仅映射接近于平行/垂直墙壁的方向(Θ外+n*90° )的测得方向(Θ謝#)。
[0103]图22以表形式展示各种阈值。角度ΘΤΗ可设定为45°以得到图20中所示的阈值。或者，此角度ΘΤΗ可设定为比0°大得多且直到45°的值以得到如图21所示的阈值和两个子范围。角度ΘΤΗ可设定为任一适当的值，例如20°、25°、30°、40°或45°。
[0104]图23是根据本发明的一些实施例的移动装置100中的方法的流程图。在510处，处理器310确定第一参考角350 ( Θ EEFJ)。在520处，处理器310用相机俘获从第一视角看含有水平特征140的最终图像。在530处，处理器310处理最终图像以确定水平特征140的第一水平特征角355 ( Θ HFJ)。在540处，处理器310处理来自传感器330的传感器测量值以形成传感器角365 ( Θ 。在550处，处理器310基于以下各项来计算传感器失准370 ( Θ误差):传感器角365(θ传感器)；第一参考角35O(0KEF—丨)；以及第一水平特征角355( 0 HF—J。在560处，处理器310基于传感器失准370 (Θ sa)来校正来自传感器330的未来传感器测量值。
[0105]以上实施例是相对于平行和垂直的外部墙壁和内部墙壁来描述。也就是说，实施例适用于具有正方形和矩形占据面积和平面布置图的四面建筑物(即，其中外部墙壁和内部墙壁形成n*360 / 4°的相应角度，其中η={0，1，2，3})。实施例可同等地应用于具有全部正方形角的多面建筑物(例如，‘L’形建筑物)。在此类建筑物中，外部墙壁仍是彼此平行和垂直的。实施例是同等适用的，且可在墙壁并不全部为正方形而是形成其它角度(例如，具有等边三角形占据面积、直角三角形占据面积、五边形占据面积)时相应地调整。举例来说，具有等边三角形占据面积的建筑物110将把角度约束于n*360 / 3°，其中n={0，
1,2} 0具有正方形占据面积的建筑物110将把角度约束于{0，45，90，...}。具有五边形占据面积的建筑物110将把角度约束于n*360 / 5°，其中n= {0，1，2，3，4}。
[0106]以上实施例是关于基于内部墙壁的定向以及外部墙壁与内部墙壁平行或垂直的假定来确定参考角或水平特征角来描述。实施例同等地单独适用于外部墙壁。也就是说，可用外部墙壁代替内部墙壁。因此，移动装置100可基于含有外部墙壁上的水平特征的图像来计算水平特征角。以此方式，移动装置100可:(1)取得一个或两个外部墙壁上的一个或两个水平特征的一个或两个图像；(2)计算基于光学的相对或绝对角度；(3)将此角度与基于传感器的相对或绝对角度进行比较；以及(4)基于所述比较形成传感器失准370 (Θ误
差)°
[0107]本文描述的方法可取决于应用由各种装置实施。举例来说，这些方法可以硬件、固件、软件或其任一组合来实施。对于硬件实施方案，处理单元或处理器310可实施于一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSH))、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文描述的功能的其它电子单元或其组合内。
[0108]对于固件和/或软件实施方案，方法可以执行本文描述的功能的模块(例如，过程、函数等等)来实施。有形地体现指令的任何机器可读媒体均可用于实施本文描述的方法。举例来说，软件代码可存储在存储器中且由处理器单元执行。存储器可在处理器单元内或处理器单元外实施。如本文使用，术语“存储器”指代任一类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，且不限于任一特定类型的存储器或存储器数目或存储器存储于其上的媒体的类型。
[0109]如果以固件和/或软件实施，那么功能可作为一个或一个以上指令或代码存储在计算机可读媒体上。实例包含以数据结构编码的计算机可读媒体和以计算机程序编码的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。举例来说且并非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、或可用来以指令或数据结构的形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体；如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘使用激光以光学方式再生数据。上文的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
[0110]除了计算机可读媒体上的存储之外，指令和/或数据可作为信号提供在包含于通信设备中的传输媒体上。举例来说，通信设备可包含具有指示指令和数据的信号的收发器。所述指令和数据经配置以致使一个或一个以上处理器实施权利要求书中概述的功能。也就是说，通信设备包含具有指示用来执行所揭示功能的信息的信号的传输媒体。在第一时间，包含于通信设备中的传输媒体可包含用来执行所揭示功能的信息的第一部分，而在第二时间，包含于通信设备中的传输媒体可包含用来执行所揭示功能的信息的第二部分。
[0111]提供对所揭示方面的先前描述是为了使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些方面的各种修改，且在不脱离本发明精神或范围的情况下，本文所界定的一般原理可适用于其它方面。
【权利要求】
1.一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括: 确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)； 用所述移动装置中的相机来俘获含有水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度； 将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(eKEF)为90。的整数倍；以及基于所述水平特征角(eHF)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考角(0KEF)是相对于北方的绝对角度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考墙壁是外部墙壁。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述局部图像包括内部墙壁。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参考角(ΘEEF)包括: 俘获初始图像；以及 基于所述初始图像计算所述参考角(eKEF)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参考角(ΘEEF)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物；以及 基于所述建筑物确定所述参考角(Θ EEF)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参考角(ΘEEF)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物； 在顶视地图上找出所述建筑物；以及 从所述顶视地图计算所述参考角(ΘΚΕΡ)。
8.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述参考角(ΘEEF)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物，其中所述建筑物在数据库中标引； 从所述数据库查找所述参考角(Θ EEF)。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述水平特征包括门框的水平边缘。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述水平特征包括窗的水平边缘。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述水平特征包括墙壁与地板和天花板中的一者之间的界面边缘。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述墙壁角度是{参考角(θ_)+η*90°，360° }的模数，其中n为整数。
13.根据权利要求1所述的方法，其中η为O。
14.根据权利要求1所述的方法，其中η为-1。
15.根据权利要求1所述的方法，其中选择所述墙壁角度是基于惯性传感器测量值。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括校准惯性传感器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中校准所述惯性传感器包括: 基于以下各项来导出传感器失准(Θ误差) 基于来自所述惯性传感器的所述惯性传感器测量值的所述移动装置的当前定向(Θ感器)；以及 所述移动装置的所述当前定向的角度；以及基于所述传感器失准(Θ 来校准所述惯性传感器。
18.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述移动装置的所述当前定向的所述角度来确定所述移动装置的位置。
19.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于所述移动装置的所述当前定向的所述角度来确定所述移动装置的运动。
20.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述移动装置的运动方向设定为所述墙壁角度，进而执行墙壁匹配。
21.一种在移动装置中使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动的导航的方法，所述方法包括: 用所述移动装置中的相机来俘获含有所述水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述局部图像包括内部墙壁。
23.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括: 确定参考墙壁的参考角(Θ KEF)，其中所述参考角(Θ EEF)是相对于北方的绝对角度； 以及 将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90°的整数倍。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述参考墙壁是外部墙壁。
25.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述参考角(ΘΚΕΡ)包括: 俘获初始图像；以及 基于所述初始图像计算所述参考角(eKEF)。
26.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述参考角(0KEF)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物；以及 基于所述建筑物确定所述参考角(Θ EEF)。
27.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述参考角(ΘΚΕΡ)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物； 在顶视地图上找出所述建筑物；以及 从所述顶视地图计算所述参考角(ΘΚΕΡ)。
28.根据权利要求23所述的方法，其中确定所述参考角(ΘΚΕΡ)包括: 确定含有所述参考墙壁的建筑物，其中所述建筑物在数据库中标引； 从所述数据库查找所述参考角(Θ EEF)。
29.根据权利要求23所述的方法，其中所述墙壁角度是{参考角(0KEF)+n*9O°，360° }的模数，其中η为整数。
30.根据权利要求23所述的方法，其中选择所述墙壁角度是基于惯性传感器测量值。
31.一种校准移动装置中的惯性传感器的方法，所述方法包括: 在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征；确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)，其中所述第一水平特征角(eHF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度； 在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征； 确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF2)，其中所述第二水平特征角(eHF2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度； 计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(0HF2)之间的差以形成光学传感器旋转； 用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及 基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ s差)°
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一图像中的所述水平特征为所述第二图像中的所述水平特征。
33.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一图像中的所述水平特征从所述第二图像中的所述水平特征成90°定向。
34.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一图像中的所述水平特征从所述第二图像中的所述水平特征成180°定向。
35.根据权利要求31所述的方法，其中所述第一图像中的所述水平特征从所述第二图像中的所述水平特征以ln*90° ,360° }的模数定向，其中η为整数。
36.根据权利要求31所述的方法，其中计算所述第一水平特征角(ΘΗΡ1)与所述第二水平特征角(Θ hf_2)之间的所述差包括: 选择限于{n*90° }的墙壁角度，其中η为整数；以及 根据以下各项计算所述光学传感器旋转 所述第一水平特征角(Θ HFJ)； 所述第二水平特征角(eHF 2);以及 所述墙壁角度。
37.一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括: 确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)； 基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向； 将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及 基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
38.一种使用参考墙壁在移动装置中的导航的方法，所述方法包括: 用所述移动装置中的相机来俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像； 确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(0HF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(ΘΗΡ)与所述参考角(ΘΚΕΡ)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
39.一种提供经校准惯性传感器测量值的方法，所述方法包括: 确定第一参考角(Θ EEF J ； 用相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像； 处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)； 处理来自惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(Qftss)； 基于以下各项来计算传感器失准(θ ?差): 所述传感器角(θ _器)； 所述第一参考角(Qkef i);以及 所述第一水平特征角(eHF1);以及 基于所述传感器失准(θ误差)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
40.根据权利要求39所述的方法，其中确定所述第一参考角(ΘΚΕΡ1)包括: 俘获含有第二水平特征的初始图像；以及 基于所述初始图像确定所述第二水平特征的第二角度(eHF2)； 其中所述第一参考角(Qkef i)是基于所述第二角度(0HF 2)来设定。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述第二水平特征垂直于所述水平特征。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述传感器角(Θ包括所述传感器测量值的累积。
43.根据权利要求40所述的方法，其中所述传感器角(Θ包括所述传感器测量值之间的差。
44.根据权利要求39所述的方法，其中确定所述第一参考角(ΘΚΕΡ1)包括: 从不同角度俘获含有所述水平特征的初始图像；以及 基于所述初始图像确定所述水平特征的第二角度(eHF 2)； 其中所述第一参考角(Qkef i)是基于所述第二角度(0HF 2)来设定。
45.一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 相机； 惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)； 用所述移动装置中的所述相机来俘获含有水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度； 将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及基于所述水平特征角(ΘΗΡ)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
46.一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 用于确定所述参考墙壁的参考角(Θ EEF)的装置；用于俘获含有水平特征的局部图像的装置； 用于处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)的装置，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度； 用于将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(eKEF)为90°的整数倍的装置；以及 用于基于所述水平特征角(eHF)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度的装置。
47.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)； 从所述移动装置中的相机接收含有水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度； 将所述水平特征的墙壁角度选择为等于从所述参考角(eKEF)为90。的整数倍；以及基于所述水平特征角(eHF)与所述墙壁角度的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
48.一种用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 相机； 惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 用所述移动装置中的所述相机来俘获含有所述水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度。
49.一种用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 用于俘获含有所述水平特征的局部图像的装置； 用于处理所述局部图像以确定水平特征角(Ghf)的装置，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 用于基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度的装置。
50.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用与水平特征的墙壁匹配来估计运动而进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 从所述移动装置中的相机接收含有所述水平特征的局部图像； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(eHF)是从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(eHF)将所述移动装置的运动方向估计为平行于所述水平特征的墙壁角度。
51.一种用于校准惯性传感器的移动装置，所述移动装置包括: 相机； 所述惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征； 确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)，其中所述第一水平特征角(eHF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度； 在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征； 确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF2)，其中所述第二水平特征角(eHF2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度； 计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(0HF2)之间的差以形成光学传感器旋转； 用所述惯性传感器测量所述移动 装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及 基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ s差)°
52.一种用于校准惯性传感器的移动装置，所述移动装置包括: 用于在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像的装置，其中所述第一图像含有水平特征； 用于确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)的装置，其中所述第一水平特征角(eHF—J是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度； 用于在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像的装置，其中所述第二图像含有水平特征； 用于确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF2)的装置，其中所述第二水平特征角(eHF2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度； 用于计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(0HF2)之间的差以形成光学传感器旋转的装置； 用于用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转的装置；以及 用于基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ误差)的装直。
53.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于校准惯性传感器，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 在第一时间从处于第一定向的所述移动装置俘获第一图像，其中所述第一图像含有水平特征； 确定所述第一图像中的所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)，其中所述第一水平特征角(eHF1)是从在所述第一时间处于所述第一定向的所述移动装置到所述第一图像中的所述水平特征的角度； 在第二时间从处于第二定向的所述移动装置俘获第二图像，其中所述第二图像含有水平特征； 确定所述第二图像中的所述水平特征的第二水平特征角(eHF2)，其中所述第二水平特征角(eHF2)是从在所述第二时间处于所述第二定向的所述移动装置到所述第二图像中的所述水平特征的角度； 计算所述第一水平特征角(eHF1)与所述第二水平特征角(0HF2)之间的差以形成光学传感器旋转； 用所述惯性传感器测量所述移动装置从所述第一时间的所述第一定向到所述第二时间的所述第二定向的旋转以形成惯性传感器旋转；以及 基于所述光学传感器旋转与所述惯性传感器旋转之间的差来导出传感器失准(θ s差)°
54.一种用于使用参考墙 壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)； 基于来自所述惯性传感器的惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向； 将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90°的整数倍；以及 基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
55.一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 用于确定所述参考墙壁的参考角(Θ EEF)的装置； 用于基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向的装置； 用于将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(Qkef)为90。的整数倍的装置；以及 用于基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向的装置。
56.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 确定所述参考墙壁的参考角(ΘΚΕΡ)； 基于惯性传感器测量值来确定所述移动装置的估计运动方向； 将最接近所述估计方向的墙壁角度选择为等于从所述参考角(ΘΚΕΡ)为90。的整数倍；以及 基于所述墙壁角度来确定所述移动装置的运动方向。
57.一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 相机； 惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 用所述移动装置中的所述相机来俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像； 确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(0HF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(eKEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
58.一种用于使用参考墙壁进行导航的移动装置，所述移动装置包括: 用于俘获含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像的装置； 用于确定所述参考墙壁的参考角(Θ EEF)的装置； 用于处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)的装置，其中所述水平特征角(eHF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 用于基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(eKEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度的装置。
59.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于使用参考墙壁在移动装置中进行导航，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 从所述移动装置中的相机接收含有水平特征和所述参考墙壁的局部图像； 确定所述参考墙壁的参考角(Qkef)； 处理所述局部图像以确定水平特征角(eHF)，其中所述水平特征角(0HF)测量从所述移动装置的当前定向到所述水平特征的角度；以及 基于所述水平特征角(eHF)与所述参考角(eKEF)的组合来确定所述移动装置的所述当前定向的角度。
60.一种用于提供经校准惯性传感器测量值的移动装置，所述移动装置包括: 相机； 惯性传感器；以及 处理器和存储器，包括用于以下操作的代码: 确定第一参考角(Θ EEF J ； 用所述相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像； 处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)； 处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(Qftss)； 基于以下各项来计算传感器失准(θ ?差): 所述传感器角(θ _器)； 所述第一参考角(Qkef i);以及 所述第一水平特征角(eHF1);以及 基于所述传感器失准(θ误差)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
61.一种用于提供经校准惯性传感器测量值的移动装置，所述移动装置包括:用于确定第一参考角(Θ EEFJ)的装置； 用于俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像的装置； 用于处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)的装置； 用于处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(θ 的装置； 用于基于以下各项来计算传感器失准(θ 的装置: 所述传感器角(θ _器)； 所述第一参考角(Qkef i);以及 所述第一水平特征角(eHF1);以及 用于基于所述传感器失准(θ误差)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值的装置。
62.一种非瞬时计算机可读存储媒体，包含存储于其上的程序代码，用于提供经校准惯性传感器测量值，所述程序代码包括用于以下操作的程序代码: 确定第一参考角(Θ EEF J ； 用相机俘获从第一视角看含有水平特征的最终图像； 处理所述最终图像以确定所述水平特征的第一水平特征角(eHF1)； 处理来自所述惯性传感器的传感器测量值以形成传感器角(Qftss)； 基于以下各项来计算传感器失准(θ ?差): 所述传感器角(θ _器)； 所述第一参考角(Qkef i);以及 所述第一水平特征角(eHF1);以及 基于所述传感器失准(θ误差)来校正来自所述传感器的未来传感器测量值。
【文档编号】G01C21/20GK103635778SQ201280032694
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】维克托·库里克 申请人:高通股份有限公司