专利名称：具有辅助定位功能的移动终端及方法
技术领域：
本发明涉及GPS定位技术，特别涉及一种具有辅助定位功能的移动终端及方法。
背景技术：
人们在远行或者在不熟悉路线时，一般利用GPS(Global Positioning System，全球定位系统)技术进行定位和导航。但是，在某些环境(如隧道、山路)中，GPS信号很微弱或者是无法接收到GPS信号。在这种环境下，人们就无法利用GPS进行定位和导航，给人们的行驶带来了不便。因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有辅助定位功能的移动终端及方法，能在GPS信号不正常时，进行辅助定位。为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案
一种具有辅助定位功能的移动终端，其中，包括=GPS模块，用于实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度；陀螺仪，用于测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度；加速度计，用于获取移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度；微处理器，用于控制GPS模块、陀螺仪和加速度计的启闭；其中，所述微处理器用于在GPS信号不正常时关闭GPS模块，同时开启陀螺仪和加速度计，将GPS模块获取的经纬度坐标、海拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度，并根据陀螺仪和加速度计测量的旋转角度和速度计算移动终端当前的经纬度坐标和海拔高度；所述GPS模块、陀螺仪和加速度计分别与微处理器连接。所述的具有辅助定位功能的移动终端，其中，还包括用于修正陀螺仪测量的数据的磁力计，所述磁力计与微处理器连接。所述的具有辅助定位功能的移动终端，其中，微处理器还用于在陀螺仪和加速度计开启时，控制GPS模块每隔第一预定时间开启一次，并判断GPS信号是否恢复正常。所述的具有辅助定位功能的移动终端，其中，第一预定时间为20-60秒。所述的具有辅助定位功能的移动终端，其中，所述微处理器还用于控制磁力计每隔第二预定时间开启一次。所述的具有辅助定位功能的移动终端，其中，所述第二预定时间为20-50秒。一种具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其中，包括
A、由GPS模块实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度；
B、判断GPS信号是否正常，如果是，则执行步骤A，否则执行步骤C；
C、开启陀螺仪和加速度计，同时关闭GPS模块，并将GPS模块获得的经纬度坐标、海拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度；
D、由陀螺仪测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度，同时由加速度计测量移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度；
E、根据所述旋转角度和当前的速度，并结合所述初始坐标、初始海拔高度和初始速度， 计算当前的经纬度坐标和海拔高度；
F、判断GPS信号是否恢复正常；如果是，则开启GSP模块并执行步骤A，同时关闭陀螺仪和加速度计；否则，执行步骤D。所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其中，在步骤D之后所述的方法进一步包括开启磁力计修正陀螺仪测量的数据。所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其中，在步骤F中，微处理器控制GPS模块每隔20-60秒开启一次，并判断GPS信号是否恢复正常。所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其中，微处理器控制磁计力每隔20-50秒开启一次。本发明提供的具有辅助定位功能的移动终端及方法，利用陀螺仪测试移动终端绕 X轴、Y轴和Z轴的角速度和角度，同时通过加速度计测量移动终端前进的加速度计算得出移动终端当前的速度，并根据GPS模块获取的初始经纬度坐标、初始海拔高度和初始当前速度，计算出移动终端最终的经纬度、海拔高度和前进速度，在GPS信号不正常时，实现了给移动终端继续定位导航的功能，用户完全不会感觉到GPS应用功能的变化，具有很好的用户体验效果。
图1为本发明具有辅助定位功能的移动终端较佳实施例的结构框图。图2为本发明移动终端较佳实施例中陀螺仪测量移动终端绕水平面X、Y、Z三个方向轴旋转的角度示意图。图3为本发明移动终端实现辅助定位的方法较佳实施例的流程图。
具体实施例方式本发明提供一种具有辅助定位功能的移动终端及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供的具有辅助定位功能的移动终端包括GPS模块11、陀螺仪21、 加速度计31和微处理器41，所述GPS模块11、陀螺仪21和加速度计31分别与微处理器41 连接。其中，GPS 模块 11 通过 UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步接收/发送装置)串口与微处理器41通信，陀螺仪21、加速度计31和磁力计51分别通过I2C总线微处理器41通信。其中，GPS模块11用于实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度。陀螺仪21用于测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度和角速度。加速度计31用于获取移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度。微处理器41用于控制GPS模块11、陀螺仪21和加速度计31的启闭。其中，所述微处理器41用于在GPS信号不正常时关闭GPS模块11，同时开启陀螺仪21和加速度计31， 将GPS模块11获取的经纬度坐标、海拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度，并根据陀螺仪21和加速度计31测量的旋转角度和速度计算移动终端当前的经纬度坐标和海拔高度。如图2所示，Z轴为垂直水平面的轴，X、Y轴为水平面的两个相互垂直轴。假设 X轴为移动终端起始的前进方向轴，则Y轴为移动终端在水平面上与起始前进方向垂直的轴，Z轴为高度轴。移动终端绕Z轴旋转，表示移动终端的前进方向在水平面上向左或向右的偏离，绕Z轴的旋转角度也就是移动终端向左或向右偏离的角度，绕Z轴旋转的角速度也就是偏离的速度；移动终端绕Y轴旋转，表示移动终端的前进方向相对水平面进行抬高或下降，旋转的角度也就是相对水平面抬高或下降的角度，旋转的角速度也就是抬高或下降的速度；移动终端绕X轴旋转，表示移动终端向左或向右倾斜，旋转的角度也就是向左或向右倾斜的角度，旋转的角速度就是倾斜的速度。加速度计31能够测量出移动终端的加速度，在GPS模块11获取了移动终端起始位置的初始速度的情况下，根据测量到的加速度，便能计算得出移动终端当前的前进速度。本发明实施例提供的移动终端优选为GPS终端或者手机，利用陀螺仪21和加速度计31测量出移动终端的前进速度、前进方向和左右偏离的角度，通过微处理器41计算在X、 Y轴平面上，移动终端的当前位置相对于起始位置在起始方向轴(即X轴)的角度以及相对于起始位置的直线距离，从而计算得出移动终端当前位置的经纬度。通过陀螺仪21测出移动终端前进方向相对水平面的抬高或下降的角度和前进的速度，能计算移动终端当前位置相对于起始位置的高度，然后结合初始的海拔高度便能计算得出移动终端当前位置的海拔高度。此处根据陀螺仪21和加速度计31测量的数据，计算移动终端当前的经纬度坐标、海拔高度和前进速度的方法为现有技术此处不再详述。由于本发明实施例采用了陀螺仪21测量移动终端前进的方向和高度，在移动终端做高速运动时，有可能存在一定的误差，为了提高陀螺仪21测量数据的精确度，本发明实施例提供的具有辅助定位功能的移动终端还包括磁力计51，所述磁力计51与微处理器 41连接，用于修正陀螺仪21测量的数据。本实施例中，所述磁力计51能精确测量地球的磁场与地球的南北方向的夹角，微处理器能计算陀螺仪21测量数据得到的方向与地球南北方向的夹角，将这两个夹角进行比较，以磁力计51得到的夹角为参考，修正物体当前的前进方向，从而提高了移动终端辅助的定位精度。在陀螺仪21和加速度计31测量数据的时，微处理器41还用于控制GPS模块11 每隔第一预定时间开启一次，并判断GPS信号是否恢复正常，在GPS信号恢复正常后，开启 GPS模块11的定位功能，同时关闭陀螺仪21、加速度计31和磁力计51。其中，所述第一预定时间为20-60秒，本实施例优选为30秒，且在GPS模块11关闭、陀螺仪21和加速度计31 开启时开始计时。在进一步的实施例中，在陀螺仪21和加速度计31测量数据的时，所述微处理器41 还用于控制磁力计51每隔第二预定时间开启一次，来校正陀螺仪21的测量数度。其中，所述第二预定时间为20-50秒，本实施例优选为30秒，且在GPS模块11关闭、陀螺仪21和加速度计31开启时开始计时。本发明实施例还对应提供一种具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，请参阅图3，其为移动终端实现辅助定位的方法流程图。
S110、由GPS模块实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度。S120、判断GPS信号是否正常，如果是，则执行步骤Sl 10，否则执行步骤S130 ； S130、开启陀螺仪和加速度计，同时关闭GPS模块，并将GPS模块获得的经纬度坐标、海
拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度。S140、由陀螺仪测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度，同时由加速度计测量移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度；
S150、根据所述旋转角度和当前的速度，并结合所述初始坐标、初始海拔高度和初始速度，计算当前的经纬度坐标和海拔高度；
S160、判断GPS信号是否恢复正常；如果是，则开启GSP模块并执行步骤S110，同时关闭陀螺仪和加速度计；否则，执行步骤S140。为了提高陀螺仪的测量精度，在步骤S140之后，所述的方法进一步包括开启磁力计修正陀螺仪测量的数据。通过磁力计获取移动终端前的方向与地球南北方向的夹角， 并将该夹角与陀螺仪测量数据得到的前进方向与地球南北方向的夹角进行比较，对陀螺仪测量的数据进行修正，更新移动终端当前的前进方向。在步骤S150中，微处理器每隔20-60秒开启一次GPS模块，并判断GPS信号是否恢复正常。在GPS信号恢复正常后，GPS模块回到正常工作模式。综上所述，本发明实施例提供的移动终端在进行定位和导航应用时，即使GPS信号变差或者是消失，同样能够进行定位和导航应用，消除了定位导航的盲区。GPS模块完全根据GPS信号的情况自动启动和关闭，用户完全不会感觉到GPS应用功能的变化，具有很好的用户体验效果。另外，在GPS信号不好时，本发明采用关闭GPS模块，让GPS模块进入低功耗状态， 避免了 GPS模块在信号不好时连续搜索卫星信号，造成的不必要耗电，而陀螺仪和加速度计的耗电大大小于GPS模块的耗电，从而提高了电池使用的时间。同时，本发明实施磁力计不断修正陀螺仪的误差，提高了移动终端辅助导航的精度。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，包括GPS模块，用于实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度； 陀螺仪，用于测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度； 加速度计，用于获取移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度； 微处理器，用于控制GPS模块、陀螺仪和加速度计的启闭；其中，所述微处理器用于在 GPS信号不正常时关闭GPS模块，同时开启陀螺仪和加速度计，将GPS模块获取的经纬度坐标、海拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度，并根据陀螺仪和加速度计测量的旋转角度和速度计算移动终端当前的经纬度坐标和海拔高度； 所述GPS模块、陀螺仪和加速度计分别与微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，还包括用于修正陀螺仪测量的数据的磁力计，所述磁力计与微处理器连接。
3.根据权利要求1所述的具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，微处理器还用于在陀螺仪和加速度计开启时，控制GPS模块每隔第一预定时间开启一次，并判断GPS信号是否恢复正常。
4.根据权利要求3所述的具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，第一预定时间为20-60秒。
5.根据权利要求2所述的具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，所述微处理器还用于控制磁力计每隔第二预定时间开启一次。
6.根据权利要求5所述的具有辅助定位功能的移动终端，其特征在于，所述第二预定时间为20-50秒。
7.一种采用权利要求1所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其特征在于，包括由GPS模块实时接收GPS数据，获取移动终端的经纬度坐标、海拔高度和当前速度； 判断GPS信号是否正常，如果是，则执行步骤A，否则执行步骤C ； 开启陀螺仪和加速度计，同时关闭GPS模块，并将GPS模块获得的经纬度坐标、海拔高度和当前速度分别作为初始坐标、初始海拔高度和初始速度；由陀螺仪测量移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度，同时由加速度计测量移动终端前进的加速度，并计算得出移动终端当前的速度；根据所述旋转角度和当前的速度，并结合所述初始坐标、初始海拔高度和初始速度，计算当前的经纬度坐标和海拔高度；判断GPS信号是否恢复正常；如果是，则开启GSP模块并执行步骤A，同时关闭陀螺仪和加速度计；否则，执行步骤D。
8.根据权利要求7所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其特征在于，在步骤D之后所述的方法进一步包括开启磁力计修正陀螺仪测量的数据。
9.根据权利要求7所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其特征在于，在步骤F中，微处理器控制GPS模块每隔20-60秒开启一次，并判断GPS信号是否恢复正常。
10.根据权利要求8所述的具有辅助定位功能的移动终端实现辅助定位的方法，其特征在于，微处理器控制磁计力每隔20-50秒开启一次。
全文摘要
本发明公开了具有辅助定位功能的移动终端及方法，其移动终端包括GPS模块、陀螺仪、加速度计和微处理器；所述GPS模块、陀螺仪和加速度计分别与微处理器连接。本发明提供的具有辅助定位功能的移动终端及方法，利用陀螺仪测试移动终端绕X轴、Y轴和Z轴的角速度和角度，同时通过加速度计测量移动终端前进的加速度计算得出移动终端当前的速度，并根据GPS模块获取的初始经纬度坐标、初始海拔高度和初始当前速度，计算出移动终端最终的经纬度、海拔高度和前进速度，在GPS信号不正常时，实现了给移动终端继续定位导航的功能，用户完全不会感觉到GPS应用功能的变化，具有很好的用户体验效果。
文档编号G01S19/49GK102243315SQ201110103699
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者林子华 申请人:惠州Tcl移动通信有限公司