楼层判别方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及消防安全领域，具体为一种楼层判别方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

在高层建筑发生火灾时，由于各种管道线路交错纵横，火灾烟气会迅速蔓延导致消防员参与救援时视野受限，一旦消防员陷入困境便会造成救援位置不明确从而耽误救援工作导致消防员生命受到威胁，于是迫切的需要一种能够在楼层当中对消防员进行定位的算法。现有的室内定位技术主要是在室内搭建网络拓扑结构，根据人所处的位置找到距离最近的网络节点，该节点的位置即等效于人所处的位置。这种的网络空间定位技术需要提前在室内布置大量的网络节点，成本较高且容易受到环境影响，发生火灾时，火焰所产生的温度很容易对网络节点造成损坏，从而影响救援工作。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种楼层判别方法、装置、电子设备及存储介质。该楼层判别方法只需要惯性导航仪以及气压计即可完成对自身所处楼层的精确判别，结构简单，便于携带。

为了达到上述目的，本发明的技术方案有：

一种楼层判别方法，其包括以下步骤：

接收惯性导航仪的轨迹数据以及气压计的海拔高度数据，所述惯性导航仪与气压计位于同一位置；

将所述轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图；

根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点；

根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置。

进一步地，所述惯性导航仪与气压计均位于消防员身上。

进一步地，所述根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点，包括：

当某一位置前后的运行轨迹图的运行趋势相反，则该某一位置即为拐点。

进一步地，所述根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点，包括：

当某一位置前后的运行轨迹图的运行趋势相反，则该某一位置记为疑似拐点：

对所述疑似拐点进行确认：当目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离不小于阈值时，则所述目标疑似拐点即为拐点。

进一步地，所述目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离为运行轨迹图中目标疑似拐点对应的海拔高度数据与其相邻的疑似拐点对应的海拔高度数据之间的差值的绝对值。

进一步地，所述阈值为h/(n+1)-0.5m，其中，所述h为相邻楼层之间的高度差，n为相邻楼层之间的拐点数量。

进一步地，根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置，包括：

根据运行轨迹图确定初始楼层的楼层数以及初始楼层和目标楼层的海拔高度数据；

根据初始楼层和目标楼层的海拔高度数据之间的大小确认初始楼层和目标楼层之间的位置关系；

根据运行轨迹图获取初始楼层与目标楼层之间的拐点数量；

根据所述初始楼层的楼层数、初始楼层和目标楼层之间的位置关系以及所述拐点数量确定目标楼层的楼层数。

一种楼层判别装置，其包括：

接收模块，用于接收惯性导航仪的轨迹数据以及气压计的海拔高度数据，所述惯性导航仪与气压计位于同一位置；

替换模块，用于将所述轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图；

获取模块，用于根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点；

确定模块，用于根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置。

一种电子设备，其包括处理器、存储介质以及计算机程序，所述计算机程序存储于存储介质中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的楼层判别方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的楼层判别方法。

本发明的一种楼层判别方法、装置、电子设备以及存储介质，相对于现有技术，本发明具有以下技术效果：

1、不用提前在目标大楼内进行网络节点的铺设并且不受外界环境的影响，只需消防员携带惯性导航仪以及气压计即可完成对自身所处楼层的判别(尤其是火灾具有不可预测性，数据由消防员身上携带的设备提供的算法具有更强的适应性，不受外部条件影响)。

2、结构简单，便于携带，可广泛适用于现有的消防救援工作。消防员所携带的惯性导航仪为矩形立方体，大小仅手机锂电池大小，嵌入至设计好的专用鞋垫当中不会对消防员造成任何的额外负担。

3、具有更好的稳定性。由于在火灾条件下，现有技术受外部电源供电的网络设备容易失去动力，无法进行信号传输，而本发明所用到的硬件设备为消防专用设备，不容易受到外界温度环境影响。

附图说明

图1为本发明实施例一的楼层判别方法的流程图；

图2为运行轨迹图的效果图；

图3为楼层中的折线轨迹图；

图4为本发明实施例二的楼层判别装置的结构框图；

图5为本发明实施例三的电子设备的结构框图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的一种楼层判别方法、装置、电子设备以及存储介质进行详细的描述，以对本发明的保护范围进行解释和说明。

实施例一

请参照图1所示，一种楼层判别方法，其包括以下步骤：

110、接收惯性导航仪的轨迹数据以及气压计的海拔高度数据，所述惯性导航仪与气压计位于同一位置。

惯性导航仪输出的轨迹数据即为x、y、z坐标形成的点集，气压计可以输出某点的海拔高度数据，即纵坐标数据。惯性导航仪与气压计位于同一位置是指二者在同一个消防员身上。惯性导航仪与气压计均采用消防专用设备，这些设备不易受到外界温度环境的影响，而且体积小，可以由消防员随身携带，惯性导航仪为矩形立方体，大小仅手机锂电池大小，嵌入至设计好的专用鞋垫当中不会对消防员造成任何的额外负担。

接收轨迹数据和海拔高度数据的设备(称为接收设备)可以是智能终端，例如手机、pda、平板等移动设备，也可以是消防员专用终端，其可以通过无线方式接收惯性导航仪以及气压计的相关数据。接收设备可以是消防员随身携带，也可以是远程指挥中心或现场指挥中心处放置。

120、将所述轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图。

接收设备接收到上述数据后，对其进行预处理。由于惯性导航仪的纵向移动高度并不准确，要用气压计的数据进行代替，因此，预处理就是将轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，即将气压计输出的海拔高度数据代替轨迹数据中的纵坐标，为了方便描述，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图，运行轨迹图相当于惯性导航仪的轨迹数据更加准确。

最终，经过预处理后，接收设备可对运行轨迹图进行显示，其显示效果图读取到的惯性导航仪的轨迹数据显示如图2所示，图2中的数字为气压计标注的海拔高度。需要说明的是，为了保障接收设备接收惯性导航仪与气压计的同步性，可将惯性导航仪与气压计的数据发送频率设定为相同，例如平均每秒输出一次，当然，也可以根据采集时间进行预处理的操作。

130、根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点。

人在上下楼时会产生图3所示的折线轨迹，当数据中出现这样的轨迹时，即可判断消防员到达了某一层。因此，需要识别轨迹中所有的拐点，这里的拐点是指折线的中间点。

一般情况下，当一串相同运动趋势的数据出现了与之前相反的运动趋势时，则该点即为拐点。换句话而言，拐点前后的运行轨迹图中的运动趋势是相反的，其实严格意义而言，是x轴的移动轨迹是相反的。以上楼为例，图3中下方一段的x轴坐标是逐渐增加的，而上方一段的x轴坐标是逐渐减少的，因此认定为两段之间的点为拐点。当然，如果拐点足够长，则可以y轴变化为基准，即如果x轴或z轴的数据持续发生变化，而y轴的数据持续2s甚至以上，则认为这些点均为拐点。

在本发明较佳的实施例中，设定每次采集x轴或z轴的数据变化的情况下，对应的y轴的值也是持续变化的。由于消防员细微的移动也有可能产生两段运动趋势不同的数据，因此，要对拐点进行筛选，避免上述情况造成的错误判断。

将上述不同趋势之间的点先认定为疑似拐点，然后再进行如下判断：当目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离不小于阈值时，则所述目标疑似拐点即为拐点。其中目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离为运行轨迹图中目标疑似拐点对应的海拔高度数据与其相邻的疑似拐点对应的海拔高度数据之间的差值的绝对值，这里的阈值为预设值，通过输入楼层高度和楼层间拐点的数量得到，阈值为h/(n+1)-0.5m，其中，所述h为相邻楼层之间的高度差，n为相邻楼层之间的拐点数量。

140、根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置。

具体地，根据运行轨迹图确定初始楼层的楼层数以及初始楼层和目标楼层的海拔高度数据；

根据初始楼层和目标楼层的海拔高度数据之间的大小确认初始楼层和目标楼层之间的位置关系；

根据运行轨迹图获取初始楼层与目标楼层之间的拐点数量；

根据所述初始楼层的楼层数、初始楼层和目标楼层之间的位置关系以及所述拐点数量确定目标楼层的楼层数。

确定目标楼层的楼层数可以采用以下计算公式：

n1＝n0±ceil(m/(n+1))，其中，n1为目标楼层的楼层数，n0为初始楼层的楼层数，需要消防员事先根据所在楼层输入，一般可以1层为基础。±是根据具体情况进行选择，如果±取加，则说明初始楼层在目标楼层之间的下侧，如果±取减，则说明初始楼层在目标楼层之间的上侧。m为初始楼层与目标楼层之间的拐点数量，ceil()为向上取整。n为相邻楼层之间的拐点数量一般地，相邻两楼层之间均有一个拐点，当然其他没有拐点或设置多个拐点的情况也是有可能的。

举例而言，当n0＝5，n＝1，m＝1，且初始楼层的海拔高度数据小于目标楼层的海拔高度数据，则，n1＝6，同样地，m＝2时，n1仍然等于6，二者的区别是m＝1时是到达第六层楼的起点(也是第五层的终点)，m＝2时是到达第六层楼。

通过上述实施方式，使得在消防救援之前不需要提前铺设大量的网络节点，即满足消防救援的即时性和不可预测性，同时，消防员仅需携带一台移动设备、便携式气压计及穿戴含有惯性导航仪的鞋垫即可知道自己所在的楼层，不会给消防员带来额外的负担。

实施例二

实施例二公开了一种对应上述实施例的楼层判别装置，为上述实施例的虚拟装置结构，请参照图4所示，包括：

接收模块210，用于接收惯性导航仪的轨迹数据以及气压计的海拔高度数据，所述惯性导航仪与气压计位于同一位置；

替换模块220，用于将所述轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图；

获取模块230，用于根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点；

确定模块240，用于根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置。

进一步地，所述惯性导航仪与气压计均位于消防员身上。

作为一种实施方式，获取模块230包括：当某一位置前后的运行轨迹图的运行趋势相反，则该某一位置即为拐点。

作为另一种实施方式，获取模块230包括：当某一位置前后的运行轨迹图的运行趋势相反，则该某一位置记为疑似拐点；对所述疑似拐点进行确认：当目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离不小于阈值时，则所述目标疑似拐点即为拐点。其中，所述目标疑似拐点与其相邻的疑似拐点之间的距离为运行轨迹图中目标疑似拐点对应的海拔高度数据与其相邻的疑似拐点对应的海拔高度数据之间的差值的绝对值；所述阈值为h/(n+1)-0.5m，其中，所述h为相邻楼层之间的高度差，n为相邻楼层之间的拐点数量。

进一步地，确定模块240，包括：根据运行轨迹图确定初始楼层的楼层数以及初始楼层和目标楼层的海拔高度数据；根据初始楼层和目标楼层的海拔高度数据之间的大小确认初始楼层和目标楼层之间的位置关系；根据运行轨迹图获取初始楼层与目标楼层之间的拐点数量；根据所述初始楼层的楼层数、初始楼层和目标楼层之间的位置关系以及所述拐点数量确定目标楼层的楼层数。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备包括处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340；计算机设备中处理器310的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器310为例；电子设备中的处理器310、存储器320、输入装置330和输出装置340可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器320作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的楼层判别方法对应的程序指令/模块(例如，楼层判别装置中的接收模块210、替换模块220、获取模块230和确定模块240)。处理器310通过运行存储在存储器320中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的楼层判别方法。

存储器320可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器320可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器320可进一步包括相对于处理器310远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置330可用于接收输入的用户身份信息、以及初始数据例如楼层高度、楼层间拐点数量等。输出装置340可包括显示屏等显示设备。

实施例四

本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种楼层判别方法，该方法包括：

接收惯性导航仪的轨迹数据以及气压计的海拔高度数据，所述惯性导航仪与气压计位于同一位置；

将所述轨迹数据中的纵坐标替换为所述海拔高度数据，将替换后的轨迹数据定义为运行轨迹图；

根据所述运行轨迹图获取楼层的拐点；

根据初始楼层以及拐点的数量确定目标楼层的位置。

当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的基于楼层判别方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台电子设备(可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述基于楼层判别装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。