智能定位方法、智能定位装置以及智能定位系统的制作方法_4

文档序号:9921364阅读:来源:国知局
位鞋是根据地球表面的特征自定义直角坐标系,即使用户在大范围内移动也可以准 确地计算出用户在自定义直角坐标系下的地理位置信息,如此一来,智能定位鞋对用户在 自定义直角坐标系下的地理位置信息进行转换后,得到的用户在例如WGS-84坐标系等现有 坐标系下相应的数值也是准确的;第二、智能定位鞋开始工作时只是将用户的位置作为自 定义直角坐标系的原点,和用户的位置的地理位置信息所采用的坐标系无关(例如在本实 施例中,用户的地理位置信息采用的是WGS-84坐标系进行表示),也就是说,对于用户的地 理位置信息采用的坐标系没有任何限制。
[0098]通过转换得到用户的右脚(即移动脚)在WGS-84坐标系下的地理位置信息(Χ^ΥΟ 后,将第i次移动行为以及第i次移动行为完成时用户右脚在WGS-84坐标系下的地理位置信 息保存至寄存器中。在本实施例中,该寄存器设置在智能定位鞋中,其中,该寄存器可以设 计为集成在处理模块中,也可以设计为独立于处理模块。
[0099]需要说明的是,上述计算用户移动脚上的前部超声波发射器的地理位置信息的方 法是针对于用户双脚在同一水平面上的情况,因此,当用户在上楼梯或下楼梯的过程中,由 于用户的双脚并不在同一水平面上,该计算方法得到的地理位置信息其实并不是用户移动 脚上前部超声波发射器的准确地理位置信息。但是在本发明中,针对于用户上楼梯行为和 下楼梯行为,对用户定位得到的位置是用户的楼层数,因此,在用户上楼梯或下楼梯的过程 中虽然用户移动脚上前部超声波发射器的地理位置信息并不准确,但并不影响对用户所在 楼层数的判断。
[0100]在步骤S104中,智能定位鞋根据用户的移动行为、与该移动行为相邻的前一移动 行为以及用户的移动脚的地理位置信息确定用户的地理位置信息和/或用户所在的楼层 数。
[0101] 具体地,若用户的第i次移动行为是上楼梯行为或下楼梯行为且与该移动行为相 邻的前一移动行为(即第i-ι次移动行为)是上楼梯行为或下楼梯行为,则说明用户正在上 楼梯中或下楼梯的过程中,针对这种情况,处理模块既不需要确定用户的地理位置信息也 不需要确定用户所在的楼层数。
[0102] 若用户的第i次移动行为是平地行走行为且第i-ι次移动行为是平地行走行为,则 说明用户正在平地行走的过程中,针对这种情况,处理模块将用户完成第i次移动行为时右 脚(即移动脚)的地理位置信息作为用户的地理位置信息,即第i次移动行为完成后确定用 户的地理位置信息(X user. i,Yuser. i)等于(Xi,Yi)。
[0103] 若用户的第i次移动行为是上楼梯行为或下楼梯行为且第i-1次移动行为是平地 行走行为,则说明用户结束平地行走行为而开始上楼梯或者下楼梯,针对于这种情况,第i-1次移动行为完成时用户的地理位置信息(XusmYusm)即为楼梯入口的地理位置信 息。处理模块将楼梯入口的地理位置信息设置为(XusemYuser.H)并将楼梯入口的地理位 置信息(XuHYuser.H)保存至寄存器中,但此时处理模块既不需要确定用户的地理位置 信息也不需要确定用户所在的楼层数。
[0104] 若用户的第i次移动行为是平地行走行为且第i_l次移动行为是上楼梯行为或下 楼梯行为,则说明用户从上楼梯行为或下楼梯行为转变为平地行走行为,针对这种情况,处 理模块从寄存器中读取出最近一次保存的楼梯入口的地理位置信息。针对于一层楼的楼梯 出口的位置与楼梯入口的位置基本相同情况,用户的第i次移动行为完成后,用户的地理位 置信息(X user.i,Yuser.i) =楼梯出口的地理位置信息+(Xi,Yi)-(Xi-hYi-i)=楼梯入口的地理 位置信息+01八 1)-〇1-1八1-1);针对于一层楼的楼梯出口的位置与楼梯入口的位置不相同 的情况,首先通过对楼梯入口的地理位置信息进行修正以得到楼梯出口的地理位置信息, 然后计算第i次移动行为完成后用户的地理位置信息(XusmYuser.Oi修正后的楼梯出口 的地理位置信息+(&,¥ 1)-(&-1八1-1)。此外,除了对用户的地理位置信息进行确定之外,还 需要对用户所在的楼层数进行确定。方法如下:若第i次移动行为是平地行走行为且第i-1 次移动行为是上楼梯行为或下楼梯行为,即用户的移动行为发生了转变,处理模块获取与 该次转变最接近的一次移动行为的转变,若与该次转变最接近的一次移动行为的转变是从 平地行走行为转变为上楼梯行为或下楼梯行为,则说明用户从平地行走行为变为上楼梯行 为或下楼梯行为、然后结束上楼梯行为或下楼梯行为又变为平地行走状态,即用户上了一 层楼或者下了一层楼,此时,处理模块对用户所在的楼层数增加1或减少1。
[0105] 需要说明的是,上述针对于第i次移动行为中移动脚的地理位置信息(XbYi)是基 于第i次移动行为中静止脚的地理位置信息计算得到的,也就是基于第i-ι次移动行为完成 时移动脚的地理位置信息(Χη,Υη)计算得到的,其中i是自然数且i 2 2。下面对i = l的情 况进行说明,即对智能定位鞋如何计算第1次移动行为完成时移动脚的地理位置信息(X:, Y0进行说明。
[0106] 具体地,在本实施例中,智能定位鞋接收到触发指令后根据该触发指令进入工作 状态,开始对用户的位置进行定位。也就是说,智能定位鞋受到触发后开始检测用户的脚掌 压力值并根据该脚掌压力值判断用户的第1次移动行为以及在该第1次移动行为中用户的 静止脚和移动脚。
[0107] 下面对如何触发智能定位鞋进入工作状态进行说明。具体地,在本实施例中,当用 户的智能终端和卫星失去通信从而导致智能终端无法通过卫星定位的方式获得用户的地 理位置信息时,通过触发运行在该智能终端上的客户端向智能定位鞋发送所述触发指令。 所述智能终端包括但不限于安装了Symbian、Windows Mobile、iOS、Android、Maemo、WebOS、 Palm OS或Blackberry OS等终端操作系统的智能手机、智能FOA、平板电脑、智能手表或手 持式嵌入式智能设备。所述客户端通过短距离无线通信的方式向智能定位鞋发送触发指 令。优选地,所述短距离无线通信的方式采用蓝牙通信的方式。
[0108] 下面,以一个具体的应用场景对如何触发运行在智能终端上的客户端向智能定位 鞋发送触发指令进行说明。在该具体应用场景中,智能终端采用的是具有卫星定位功能的 智能手机,短距离无线通信采用的是蓝牙通信,用户的地理位置信息采用WGS-84坐标系表 不。
[0109]当用户处于室外环境时,用户的智能手机通过卫星定位(例如GPS、北斗等)的方式 可以精准得到用户所在位置的地理位置信息,该地理位置信息包括用户所在位置的经度、 炜度和高程。而当用户进入室内环境后,由于存在遮挡的缘故会导致智能手机和卫星失去 通信,因此智能手机将无法通过卫星对用户进行定位。当客户端检测到智能手机和卫星失 去通信时,记录智能手机和卫星失去通信前智能手机最后一次通过卫星定位方式所得到的 用户的地理位置信息(X user.0,Yuser.0,zuser.〇),其中Xu ser.0 > Yuser.0 > Zuser. 0分别表示用户所在位 置的经度、炜度和高程。接着,客户端通过蓝牙通信的方式向智能定位鞋发送触发指令以及 用户的地理位置信息仏_.〇3 11^.(),2111()),智能定位鞋接收到该触发指令后根据该触发 指令进入工作状态,以地理位置信息(乂^^八^^叾^^彡作为初始地理位置信息开始对 用户进行定位。又或者,当用户进入室内环境以后,用户可以手动对客户端进行操作以触发 客户端获取该时刻智能手机通过卫星定位方式所得到的用户的地理位置信息(X user.〇, Yuser.0 , Zuser. 〇)。客户端得到用户的地理位置信息(Xuser .0 , Yuser.0 , Zuser. 〇)后,通过蓝牙通信的 方式向智能定位鞋发送触发指令以及用户的地理位置信息(Xuser. 0, Yuser. Q,Zuser.Q),智能定 位鞋接收到该触发指令后根据该触发指令进入工作状态,以地理位置信息(X_ r.〇,Y_r.〇, Zuse3r.0)作为初始地理位置信息开始对用户进行定位。需要说明的是,智能定位鞋开始工作 时,用户的位置信息除了包括上述用户的初始地理位置信息之外还包括用户所在的初始楼 层数,在本实施例中,当智能定位鞋进入工作状态后将用户所在的初始楼层数设定为1。 [0110]上述应用场景中是在智能手机和卫星失去通信的情况下触发智能定位鞋对用户 的位置进行定位,本领域技术人员应该可以理解的是,本发明所提供的智能定位方法并不 仅仅限于上述应用场景,在智能手机和卫星并未失去通信的场景中,用户也可以根据其自 身需求选择通过智能定位鞋进行定位。
[0111] 智能定位鞋利用步骤S101中的方法开始检测用户的脚掌压力值并根据该脚掌压 力值判断用户的第1次移动行为以及在该第1次移动行为中用户的静止脚和移动脚。此处同 样将用户静止脚和移动脚的地理位置信息简化为仅以经度和炜度表示而省略高程。当智能 定位鞋判断出第1次移动行为中用户的静止脚和移动脚后,将用户的地理位置信息(Xuser.O, Yuser.O)作为用户的静止脚的地理位置信息,以(Χ〇,Υ〇)表示第1次移动行为中用户的静止脚 的地理位置信息的偏移位置,则(Χ〇,Υ〇)等于(XusHYuser.O);接着智能定位鞋利用步骤S102 中的方法由静止脚上的超声波发射器发射超声波信号,该超声波信号由移动脚上的两个超 声波接收器分别接收;然后智能定位鞋利用步骤S103中的方法建立自定义直角坐标系并以 (Xo,Yo)所在位置作为该自定义直角坐标系的原点,计算用户移动脚在自定义直角坐标系下 的位置信息(%少1),然后再将(%,3>1.)转换至WGS-84坐标系下相应的经度和炜度,即用户 的移动脚在WGS-84坐标系下的地理位置信息(?,Yd。
[0112] 在一个应用场景中,用户从室外环境进入至室内环境时,客户端检测到智能手机 和卫星失去通信后,记录智能手机和卫星失去通信前智能手机最后一次通过卫星定位方式 所得到的用户的地理位置信息(XusH YusH Z_r. 〇)。接着用户继续在室内移动,当用户移 动到某一位置后,用户希望通过手动触发客户端的方式触发智能定位鞋进入工作状态。由 于用户进入室内环境后发生了移动,用户当前的地理位置信息不再是(Xuser.0, Yuser.0, Zuse3r.o),因此,当用户手动触发客户端时,客户端首先需要重新定位用户当前的地理位置信 息。客户端首先需要重新定位用户当前的地理位置信息的方法如下:客户端对预存的该建 筑物的室内结构图进行显示;用户在该室内结构图中相应标注出自己当前的位置后,客户 端根据建筑物入口的地理位置信息(即智能手机最后一次通过卫星定位方式所得到的用户 的地理位置信息(Xuser. Q,Yuser. Q,Zuser. Q )、以及用户在室内结构图中标注的位置计算出用户 当前的地理位置信息(Xuser.t/,YUSer.(/,Z user.Q〇。客户端重新定位用户当前的地理位置信息 后,将触发智能定位鞋进入工作状态的触发指令以及用户当前的地理位置信息(Xuser.OS Ymt/ ,Ζ???Τ )发送至智能定位鞋,智能定位鞋后续将以(XmtT,Yuse3r.(/,Zuse3r.(/ )所在的位 置作为原点建立自定义直角坐标系。
[0113] 在另一个应用场景中,在智能手机和卫星失去通信前,用户已手动操作客户端触 发智能定位鞋进入工作状态,此时客户端将用户手动操作时用户的地理位置信息作为初始 位置信息发送至智能定位鞋。在智能定位鞋工作过程中,若客户端检测到智能手机和卫星 失去通信,也不再重新触发智能定位鞋工作。
[0114] 请参考图4,图4是根据本发明的一个优选实施例的智能定位方法的流程图。如图 所示,该智能定位方法包括:
[0115]在步骤S201中,智能定位装置检测用户的脚掌压力值,并根据该脚掌压力值判断 所述用户的移动行为以及在该移动行为中所述用户的静止脚和移动脚,该移动行为包括平 地行走行为、上楼梯行为或下楼梯行为;
[0116] 在步骤S202中,所述智能定位装置根据该移动行为、以及该移动行为之前的连续 多次移动行为得到用户在该次移动中的修正移动行为;
[0117] 在步骤S203中,所述智能定位装置中配置在所述用户一只脚上的超声波发射器发 射超声波信号,所述智能定位装置中配置在所述用户另一只脚上的位于不同位置的两个超 声波接收器分别接收所述超声波信号;
[0118]在步骤S204中,所述智能定位装置根据所述用户的静止脚的地理位置信息以及所 述超声波信号的传输时间计算得到所述用户的移动脚的地理位置信息;
[0119]在步骤S205中,所述智能定位装置根据所述用户的移动行为、与所述移动行为相 邻的前一移动行为以及所述用户的移动脚的地理位置信息确定所述用户的地理位置信息 和/或所述用户所在的楼层数。
[0120]下面,仍以智能定位鞋作为智能定位装置的一个具体产品形态对步骤S201至步骤 S205进行说明。
[0121]具体地,在步骤S201中,智能定位鞋检测用户的脚掌压力值并根据该脚掌压力值 判断用户的移动行为以及在该移动行为中用户的静止脚和移动脚,该移动行为包括平地行 走行为(下文中以STATEplane表示)、上楼梯行为(下文中以STATE UP表示)或下楼梯行为(下文 中以STATEd_表示)。步骤S201中与前述步骤S101相同,为了简明起见,请参考本文前述部 分中步骤S101的相关内容,在此不再重复描述。针对于用户的第i次移动来说,如果在用户 的第i次移动中,由于意外因素(例如用户的移动行为出现异常)导致智能定位鞋的判断出 现错误,则后续智能定位鞋对于用户的定位都将受到影响。举例说明,用户在平地行走过程 中的某一迈步行为中,用户仅用前脚掌与地面接触而导致智能定位鞋将用户的移动行为误 判为上楼梯行为,该误判将造成后续智能定位鞋对用户进行错误的定位。因此,智能定位鞋 在判断出用户在第i次移动中的移动行为之后需要进一步确定用户在第i次移动中的修正 移动行为。
[0122] 此处,为了将步骤S201中智能定位鞋判断得到的用户的移动行为和步骤S202中修 正后的修正移动行为进行区分,下文中,将步骤S201中智能定位鞋判断得到的用户的移动 行为称为候选移动行为,且以CandNu表示第i次移动中智能定位鞋判断得到的用户的候选 移动行为。其中,i为整数且i 2 1。
[0123] 在步骤S202中,智能定位鞋根据候选移动行为、以及该候选移动行为之前的连续 多次候选移动行为得到用户在该次移动中的修正移动行为。
[0124] 具体地,针对用户的第i次移动,智能定位鞋中的处理模块判断得到用户的候选移 动行为是CandNQ. i后,将CandNQ. i存储至寄存器内,并从寄存器内选取最近N次移动的候选移 动行为,即 CandNQ. i、CandN〇.i-1、…CandNQ.i-N+i。处理模块对 CandNQ. i、CandN〇. i-1、…CandNQ.i-N+i 进行检测,若该N个候选移动行为一致,均为STATEx(x为plane、up或down),说明用户的移动 已经稳定,则确定用户第i次移动的修正移动行为(下文以StateNu表示)即为STATE X,若该N 个候选移动行为不一致,认为用户的移动不稳定,步骤S201中候选移动行为的判断存在错 误,则确定用户的第i次移动的修正行为States, i为第i-Ι次移动中的修正移动行为 StateNo.i-!。处理模块判断得到用户的第i次移动的修正移动行为StateNQ.i-丨后,将该修正移 动行为State NQ.i-!存储至寄存器内。
[0125] 以下几点需要说明。第一、N的具体取值为通过对大量用户样本在室内环境中移动 行为的统计分析而得到的经验值。第二、寄存器中可以存储用户所有移动的候选移动行为, 但是考虑到存储数据的有用性以及寄存器存储空间的限制,在本实施例中,寄存器中仅保 存最近2N次移动的候选移动行为。举例说明,当用户的第i次移动完成后,智能定位鞋的寄 存器中存储的候选移动行为包括CandNQ.i、CandNQ. i-i、··· CandNQ. i-2N+i,而其他候选移动行为 将被删除。如果i〈2N,寄存器中记录从第1次移动开始到第i次移动的候选移动行为。第三, 针对于用户的第1次移动,用户的修正移动行为StateNu等于用户的候选移动行为CandNQ,
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