一种室内空间定位设备及定位方法
【专利摘要】本发明涉及通讯【技术领域】，具体公开了一种室内空间定位设备及定位方法；定位装置包括：电磁感应传感器、中央处理器、加速度计、角速度计、气压计和GPS导航装置；电磁感应传感器、中央处理器、加速度计、角速度计、气压计和GPS导航装置均设在室内空间定位设备内，电磁感应传感器、加速度计、角速度计、气压计和GPS导航装置均与中央处理器相连接。本发明以加速度为基础，结合了电磁感应、高度和角速度技术，反映了三维空间的运动轨迹，对室内空间定位达到了全方位立体定位的目的；本发明对采集的多组数据进行联合处理，多组数据相辅相成，提高了测量定位精度，本发明设备小巧轻便，易于携带。
【专利说明】一种室内空间定位设备及定位方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通讯【技术领域】，尤其是涉及一种移动通信行业室内无线信号自动测试定位设备及定位方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，室内空间的定位方法包括GPS定位、计步器定位以及电子罗盘定位。
[0003]现有的室内空间的定位方法存在如下问题:
[0004]传统的GPS定位在室内应用上受到很大的限制，GPS定位存在室内信号强度不足或无信号，以及信号干扰、信号受阻等多种问题，导致定位精度很低，很难在室内空间中应用。
[0005]计步器可以比较精准的反应步行者的行走步数，但是计步器反映的是线性一维运动，无法对室内空间进行全方位立体定位的定位。
[0006]电子罗盘容易受磁场环境的干扰，往往无法反映真实的方向。
[0007]目前，现有的室内定位几乎都是基于惯性设备，存在较大累计性误差，室内空间定位精度较低，定位不准确，而且还存在不能适应各种应用环境的问题。至今还没有有效的解决办法。
【发明内容】
[0008]本发明所解决的技术问题是提供一种室内空间定位设备及定位方法，本发明以加速度为基础，结合了电磁感应、高度和角速度技术，反映了三维空间的运动轨迹，对室内空间定位达到了全方位立体定位的目的。本发明对采集的多组数据进行联合处理，多组数据相辅相成，提高了测量定位精度，本发明设备小巧轻便，易于携带。
[0009]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种室内空间定位设备，包括:
[0010]电磁感应传感器、中央处理器、加速度计、角速度计、气压计和GPS导航装置；所述电磁感应传感器、所述中央处理器、所述加速度计、所述角速度计、所述气压计和所述GPS导航装置均设在所述室内空间定位设备内，所述电磁感应传感器、所述加速度计、所述角速度计、所述气压计和所述GPS导航装置均与所述中央处理器相连接。
[0011]优选地，所述GPS导航装置包括显示器和接收装置，所述接收装置与所述中央处理器相连接，所述接收装置与所述显示器相连接。
[0012]更加优选地，所述室内空间定位设备在测量员的腰部或背部位置固定。
[0013]一种室内空间定位方法，包括:
[0014]S1:将室内空间定位设备设在测量员的腰部或背部，所述室内空间定位设备进行数据测量，设在所述室内空间定位设备内的电磁感应传感器、加速度计、角速度计和气压计对测量的所述数据进行联合采集，通过所述加速度计测量测量员不移动状态下的重力场方向以及测量员移动时的当前加速度值，通过所述电磁感应传感器测量所述测量员所在室内空间的磁感应强度，通过所述角速度计测量所述测量员的角速度值的变化走势，通过所述气压计测量所述测量员的高度位置的变化走势；
[0015]S2:中央处理器接收所述测量数据，对所述测量数据进行综合处理，将综合处理后的所述测量数据生成移动轨迹，所述中央处理器将所述移动轨迹传输给GPS导航装置；
[0016]S3:所述GPS导航装置将所述移动轨迹显示给所述测量员。
[0017]优选地,所述步骤S2中包括；
[0018]S2.a:所述中央处理器以定方向计步为基础，根据测量员移动时当前加速度值和所述重力场方向进行比较，计算出所述室内空间定位设备放置姿态角；
[0019]S2.b:电磁感应传感器和角速度计的所述测量数据相互校准，通过磁场测量结果修正角速度计测量结果；
[0020]S2.c:测量员在移动时，选取所述室内空间定位设备的竖直方向加速度变化、水平面上前后方向加速度变化以及水平面上左右方向加速度变化，结合所述室内空间定位设备方向和地磁方向的夹角进行判断。
[0021]更加优选地,所述步骤S2.a、所述步骤S2.b和所述步骤S2.c各自独立判断是否触发行为阀值，所述中央处理器根据所有分析结果进行综合判断，判断所述测量员是否有移动行为发生。
[0022]更加优选地，判断所述测量员存在移动行为时，所述测量员在移动过程中，步距和各采样数值的振幅成比例变化，所述中央处理器根据所述加速度计采集的振幅，估算出当前步距，结合计算出来的方向和高度计测量的高度，绘制出所述测量员在三维空间上的移动轨迹。
[0023]其中，所述GPS是英文Global Posit1ning System (全球定位系统)的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。
[0024]本发明与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0025]本发明提供了一种室内空间定位设备及定位方法，解决了无法对室内空间进行立体定位的问题；本发明以加速度为基础，结合了电磁感应、高度和角速度技术，反映了三维空间的运动轨迹，对室内空间定位达到了全方位立体定位的目的。本发明对采集的多组数据进行联合处理，多组数据相辅相成，提高了测量定位精度，本发明设备小巧轻便，易于携带。具有广泛的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1示例性地示出了一种室内空间定位设备结构示意图；
[0027]图2为采集的测试员所在空间磁场强度曲线图；
[0028]图3为采集的测试员移动的加速度曲线图；
[0029]图4为采集的测试员移动的角速度曲线图；
[0030]图5为中央处理器整合的采集数据图；
[0031]图6为中央处理器生成的行走轨迹对比图。
【具体实施方式】
[0032]为了更好地理解本发明所解决的技术问题、所提供的技术方案，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的实施，但并不用于限定本发明。
[0033]在优选的实施例中，图1示例性地示出了一种室内空间定位设备结构示意图；包括:
[0034]室内空间定位设备1、电磁感应传感器2、中央处理器3、加速度计4、角速度计5、气压计6和GPS导航装置7 ;所述电磁感应传感器2、所述中央处理器3、所述加速度计4、所述角速度计5、所述气压计6和所述GPS导航装置7均设在所述室内空间定位设备I内，所述电磁感应传感器2、所述加速度计4、所述角速度计5、所述气压计6和所述GPS导航装置7均与所述中央处理器3相连接。
[0035]在更加优选的实施例中，所述GPS导航装置7包括显示器8和接收装置9，所述接收装置9与所述中央处理器3相连接，所述接收装置9与所述显示器8相连接。
[0036]在更加优选的实施例中，所述室内空间定位设备I在所述测量员的腰部或背部位置固定。
[0037]在更加优选的实施例中，一种室内空间定位方法，包括:
[0038]S1:将室内空间定位设备设在测量员的腰部或背部，所述室内空间定位设备进行数据测量，设在所述室内空间定位设备内的电磁感应传感器、加速度计、角速度计和气压计对测量的所述数据进行联合采集，通过所述加速度计测量测量员不移动状态下的重力场方向以及测量员移动时的当前加速度值，通过所述电磁感应传感器测量所述测量员所在室内空间的磁感应强度，通过所述角速度计测量所述测量员的角速度值的变化走势，通过所述气压计测量所述测量员的高度位置的变化走势；
[0039]S2:中央处理器接收所述测量数据，对所述测量数据进行综合处理，将综合处理后的所述测量数据生成移动轨迹，所述中央处理器将所述移动轨迹传输给GPS导航装置；
[0040]S3:所述GPS导航装置将所述移动轨迹显示给所述测量员。
[0041]在更加优选的实施例中，所述步骤S2中包括；
[0042]S2.a:所述中央处理器以定方向计步为基础，根据测量员移动时当前加速度值和所述重力场方向进行比较，计算出所述室内空间定位设备放置姿态角；
[0043]S2.b:电磁感应传感器和角速度计的所述测量数据相互校准，通过磁场测量结果修正角速度计测量结果；
[0044]S2.c:测量员在移动时，选取所述室内空间定位设备的竖直方向加速度变化、水平面上前后方向加速度变化以及水平面上左右方向加速度变化，结合所述室内空间定位设备方向和地磁方向的夹角进行判断。
[0045]在更加优选的实施例中，所述步骤S2.a、所述步骤S2.b和所述步骤S2.c各自独立判断是否触发行为阀值，所述中央处理器根据所有分析结果进行综合判断，判断所述测量员是否有移动行为发生。
[0046]在更加优选的实施例中，判断所述测量员存在移动行为时，所述测量员在移动过程中，步距和各采样数值的振幅成比例变化，所述中央处理器根据所述加速度计采集的振幅，估算出当前步距，结合计算出来的方向和高度计测量的高度，绘制出所述测量员在三维空间上的移动轨迹。
[0047]具体的实施例中:
[0048]图2?图4示例性地示出了测试员行走一个阶段采集的数据-时间坐标图；
[0049]图2为采集的测试员所在空间磁场强度曲线，三条曲线分别代表X、Y、Z三个分轴上采集的数值；
[0050]图3为采集的测试员移动的加速度曲线，三条曲线分别代表Χ、Υ、Ζ三个轴上采集的数值；
[0051]图4为采集的测试员移动的角速度曲线，三条曲线分别代表Χ、Υ、Ζ三个轴上采集的数值；
[0052]图5为经过中央处理器整合的采集数据，最下方曲线表示水平左右方向上的加速度，中间的曲线表示竖直方向上的加速度，最上方曲线表示测试员当前方向和磁北极的夹角。
[0053]图6为经过中央处理器根据采样数据，处理后生成的一段行走轨迹与实际行走轨迹进行对比，灰色表示中央处理器生成的行走轨迹，黑色表示实际行走轨迹，两种轨迹基本完全吻合。
[0054]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的基本原理之内，所作的任何修改、组合及等同替换等，均包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种室内空间定位设备，其特征在于，包括:电磁感应传感器、中央处理器、加速度计、角速度计、气压计和GPS导航装置；所述电磁感应传感器、所述中央处理器、所述加速度计、所述角速度计、所述气压计和所述GPS导航装置均设在所述室内空间定位设备内，所述电磁感应传感器、所述加速度计、所述角速度计、所述气压计和所述GPS导航装置均与所述中央处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的室内空间定位设备，其特征在于，所述GPS导航装置包括显示器和接收装置，所述接收装置与所述中央处理器相连接，所述接收装置与所述显示器相连接。
3.根据权利要求1所述的室内空间定位设备，其特征在于，所述室内空间定位设备在测量员的腰部或背部位置固定。
4.一种室内空间定位方法，其特征在于，包括: 51:将室内空间定位设备设在测量员的腰部或背部，所述室内空间定位设备进行数据测量，设在所述室内空间定位设备内的电磁感应传感器、加速度计、角速度计和气压计对测量的所述数据进行联合采集，通过所述加速度计测量测量员不移动状态下的重力场方向以及测量员移动时的当前加速度值，通过所述电磁感应传感器测量所述测量员所在室内空间的磁感应强度，通过所述角速度计测量所述测量员的角速度值的变化走势，通过所述气压计测量所述测量员的高度位置的变化走势； 52:中央处理器接收所述测量数据，对所述测量数据进行综合处理，将综合处理后的所述测量数据生成移动轨迹，所述中央处理器将所述移动轨迹传输给GPS导航装置； 53:所述GPS导航装置将所述移动轨迹显示给所述测量员。
5.根据权利要求4所述的室内空间定位方法，其特征在于，所述步骤S2中包括； S2.a:所述中央处理器以定方向计步为基础，根据测量员移动时当前加速度值和所述重力场方向进行比较，计算出所述室内空间定位设备放置姿态角； S2.b:电磁感应传感器和角速度计的所述测量数据相互校准，通过磁场测量结果修正角速度计测量结果； S2.c:测量员在移动时，选取所述室内空间定位设备的竖直方向加速度变化、水平面上前后方向加速度变化以及水平面上左右方向加速度变化，结合所述室内空间定位设备方向和地磁方向的夹角进行判断。
6.根据权利要求5所述的室内空间定位方法，其特征在于，所述步骤S2.a、所述步骤S2.b和所述步骤S2.c各自独立判断是否触发行为阀值，所述中央处理器根据所有分析结果进行综合判断，判断所述测量员是否有移动行为发生。
7.根据权利要求6所述的室内空间定位方法，其特征在于，判断所述测量员存在移动行为时，所述测量员在移动过程中，步距和各采样数值的振幅成比例变化，所述中央处理器根据所述加速度计采集的振幅，估算出当前步距，结合计算出来的方向和高度计测量的高度，绘制出所述测量员在三维空间上的移动轨迹。
【文档编号】G01C21/00GK104251699SQ201310263790
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年6月27日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】杨春利, 王桢, 王耘, 喻大发 申请人:珠海世纪鼎利通信科技股份有限公司