空间布局生成方法、装置的制造方法

空间布局生成方法、装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空间布局生成方法、装置，该生成方法包括：接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据；依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹；定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。此外本发明还提供一种云端服务器用于执行所述生成方法。本发明提供了一种利用终端多个方位传感器生成空间活动轨迹，以利用该空间活动轨迹拟合出空间布局的方法。依据该方法生成的空间布局精确可靠，可以用于离线导航、找小孩、寻车位，从而提高用户体验。
【专利说明】
空间布局生成方法、装置
技术领域
[0001] 本发明涉及导航技术领域，更具体地，涉及一种空间布局生成方法、装置。
【背景技术】
[0002] 目前导航已经成为日常生活中不可缺少的部分，无论是驾车还是步行，导航都为 我们提供及时有效的服务。导航就是引导某一设备，从指定航线的一点运动到另一点的方 法，这需要两点之间具有清晰完整的地图或者路径，地图主要是为了提供给地理信息服务， 同时也是导航实现的前提条件。一般地，最常用的地图是平面地图，然而，对于地下车库、商 场、火车站等以多层空间呈现的空间区域，平面地图就不再适用了，在这种人流较大的场所 导航需要了解该场所的具体空间布局。
[0003] 一般地，生成三维空间布局的方法是应用复杂的数学算法构建模型，其算法一般 比较复杂。一种生成三维地图的方法是利用成像技术获取视场空间的各个点的三维坐标， 构成单幅点云，且进行点云处理，获取点云数据，然后依据数学算法将所有坐标点统一到同 一坐标系下。
[0004] 上述方法是采用构建数学模型的方式得到一个空间的三维布局，其适于对未知空 间的探索，但其算法相对复杂，而且大多数情况下这种方法只能构建出空间表层，而空间内 部具体结构却不能被计算出来，例如穿插在空间中的成横向和纵向的路线就不能被绘制出 来。

【发明内容】

[0005] 鉴于上述问题，本发明提出了一种用于空间布局生成方法、装置，其利用多个智能 设备传送的运动传感数据生成相应空间的空间布局，从而为结构复杂的空间场所提供了有 效的空间布局生成方案。
[0006] 第一方面，本发明的实施例提供了一种空间布局生成方法，包括如下步骤：
[0007] 接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据；
[0008] 依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹；
[0009] 映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。
[0010] 本发明利用设备自身携带的多个方位传感器采集的运动传感数据拟合出设备的 空间活动轨迹，然后利用生成的空间活动轨迹生成空间布局，依据该方法生成的空间布局 精确可靠，可以用于离线导航、找小孩、寻车位，从而提高用户体验。
[0011] 结合第一方面，所述运动传感数据来源于一个或多个方位传感器在其所在设备上 的运动传感数据。在本发明的一个实施例中，运动传感数据来源于设备上的一个或多个方 位传感器，不同方位传感器检测用于拟合空间活动轨迹的不同方面，由此可以拟合出数据 精确的空间活动轨迹，从而得到精确的空间布局。
[0012] 进一步，方位传感器包括惯性传感器和方向传感器，分别用于采集设备运动过程 中的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据以作为所述的运动传感数据。惯性传感器用于 采集轨迹运动变化数据，从而依据轨迹变化数据确定设备移动的空间活动轨迹的变化情 况，而方向传感器用于采集轨迹方向变化数据，从而确定空间活动轨迹的绝对地理方向，综 合这两种数据作为运动传感数据，为确定空间活动轨迹提供大量的数据支持，从而使得最 后生成的空间活动轨迹精确可靠。
[0013] 进一步，所述方位传感器包括多个不同类型的惯性传感器，均用于采集设备运动 过程中的轨迹运动变化数据以作为所述的运动传感数据。一般地，由于设备在移动过程中， 人的动作幅度较大，测试出来的数据都会有误差，而在本实现方式中，采用多种不同类型的 惯性传感器可以互相补偿误差，使得测试的数据更为准确，轨迹更为精准。
[0014] 较佳地，所述惯性传感器包括以下任意一种或任意多种：
[0015] 加速度传感器，用于感知设备移动过程中的加速度变化值作为所述运动传感数据 中的一种轨迹运动变化数据；
[0016] 陀螺仪，用于感知设备移动过程中的角速率变化值作为所述运动传感数据中的一 种轨迹运动变化数据。
[0017] 本实现方式中，惯性传感器主要是用于采集轨迹运动变化数据。加速度传感器和 陀螺仪是最常用的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)惯性传感器， 已经成熟应用于各领域，其测量的数据可靠、鲁棒性好，这为后序生成精准的空间活动轨迹 提供可靠数据。
[0018] 较佳地，所述方向传感器为磁强计，用于确定设备移动过程中的绝对方向作为所 述运动传感数据中的一种轨迹方向变化数据。在依据惯性传感器拟合出设备移动的空间活 动轨迹后并不能确定空间活动轨迹的绝对地理方向，在本实现方式中，添加了磁强计用于 确定空间活动轨迹的绝对方向，使得测量的空间活动轨迹的方向更为精准。
[0019] 综合上面多种实现方式，较佳地，所述运动传感数据包括至少两种由不同方位传 感器获取的变化数据，所述空间活动轨迹与所述变化数据之间存在算法关联关系。空间活 动轨迹是由两种变化数据经过一系列的算法处理而得，这些算法关联关系包括微积分算 法、坐标变换算法、模式识别算法、数据融合算法中的任意多项，因此更为可靠、精确。
[0020] 结合第一方面，所述依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹包括：
[0021 ]依据所述运动传感数据拟合出至少一条初步轨迹；
[0022] 依据至少一条初步轨迹确定所述空间活动轨迹。
[0023] 在生成所述空间活动轨迹之前，根据运动传感数据分别生成一条或多条初步轨 迹，然后再根据多条初步轨迹生成空间活动轨迹，在本实施例中添加了生成初步轨迹的步 骤，使得最终生成的空间活动轨迹更为精确，可靠。
[0024] 结合第一方面，所述空间活动轨迹为标定了绝对方向的二维或三维图案，所述空 间布局为三维布局。一般常用的导航地图均为平面地图，在本发明中，空间活动轨迹为三维 立体活动轨迹，除了平面上的轨迹外，还包括不同层级中间的连接路线以及层级排布，由此 生成的空间布局为三维布局。
[0025] 结合第一方面，所述定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局 具体包括：
[0026] 依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位置特征确定其对应的地图位置；
[0027] 定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置；
[0028] 依据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征路线和排布特 征。
[0029] 由空间活动轨迹可以生成空间布局，首先依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位 置特征确定其对应的地图位置;然后定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置;最后依 据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征路线和排布特征。
[0030] 进一步，所述特征路线包括:主干道、次干道、支路。依据空间活动轨迹在所述地图 上的映射可以确定出空间布局的特征路线，不难理解，映射到同一路线上的空间活动轨迹 越多则说明该路线占有的作用越大，越可能是主路，由此可以区分主干道、次干道和支路 等，应用该方法简单可靠。
[0031] 进一步，所述排布特征包括:层级、拐弯、上下坡、高速通道、障碍物信息。
[0032] 第二方面，本发明实施例提供了一种空间布局生成装置，该空间布局生成装置具 有实现上述第一方面中空间布局生成行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通 过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块， 该空间布局生成装置包括：
[0033] 接收单元，用于接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据；
[0034] 拟合单元，用于依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹；
[0035] 映射单元，用于映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。
[0036] 结合第二方面，所述运动传感数据来源于一个或多个方位传感器在其所在设备上 的运动传感数据。
[0037] 进一步，所述方位传感器包括惯性传感器和方向传感器，分别用于采集终端运动 过程中的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据以作为所述的运动传感数据。
[0038] 进一步，所述方位传感器包括多个不同类型的惯性传感器，均用于采集终端运动 过程中的轨迹运动变化数据以作为所述的运动传感数据。
[0039] 进一步，所述惯性传感器包括以下任意一种或任意多种：
[0040] 加速度传感器，用于感知终端移动过程中的加速度变化值作为所述运动传感数据 中的一种轨迹运动变化数据；
[0041] 陀螺仪，用于感知终端移动过程中的角速率变化值作为所述运动传感数据中的一 种轨迹运动变化数据。
[0042] 进一步，所述方向传感器为磁强计，用于确定设备移动过程中的绝对方向作为所 述运动传感数据中的一种轨迹方向变化数据。
[0043] 进一步地，所述运动传感数据包括至少两种由不同方位传感器获取的变化数据， 所述空间活动轨迹与所述变化数据之间存在算法关联关系。
[0044] 进一步，所述空间布局与所述运动传感数据之间存在着算法关联关系，该算法关 联关系包括微积分算法、坐标变换算法、模式识别算法、数据融合算法中的任意多项。
[0045] 结合第二方面，所述拟合单元包括：
[0046] 初步轨迹拟合模块，用于依据所述运动传感数据拟合出至少一条初步轨迹；
[0047] 空间活动轨迹拟合模块，用于依据至少一条初步轨迹确定所述空间活动轨迹。 [0048]结合第二方面，所述空间布局为三维布局。
[0049]结合第二方面，所述空间活动轨迹为标定了绝对方向的二维或三维图案。
[0050] 结合第二方面，映射单元包括：
[0051] 地图位置确定模块，依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位置特征确定其对应的 地图位置；
[0052]定位轨迹模块，定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置；
[0053 ]特征确定模块，依据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征 路线和排布特征。
[0054]结合第二方面，所述特征路线包括:主干道、次干道、支路。
[0055] 结合第二方面，所述排布特征包括:层级、拐弯、上下坡、高速通道、障碍物信息。
[0056] 在一个可能的设计中，空间布局生成装置的结构中包括处理器和存储器，所述存 储器用于存储支持收发装置执行上述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储 器中存储的程序。所述空间布局生成装置还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信网 络通信。
[0057]第三方面，本发明实施例提供了 一种可穿戴智能设备，包括：
[0058]触敏显示器，用于感知操作指令并根据该指令显示相应的界面；
[0059] 存储器，用于存储支持收发装置执行上述空间布局生成装置的程序；
[0060] 一个或多个处理器，用于执行所述存储器中存储的程序；
[0061] 通信接口，用于上述空间布局生成装置与其他设备或通信网络通信；
[0062] -个或多个应用程序，所述一个或多个程序被配置为用于执行实现上述空间布局 生成装置的功能。
[0063] 第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述空间布局 生成装置所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面为空间布局生成装置所设计的 程序。
[0064] 本发明提供了一种利用终端多个方位传感器生成空间活动轨迹，以利用该空间活 动轨迹拟合出空间布局的方法。依据该方法生成的空间布局精确可靠，可以用于离线导航、 找小孩、寻车位，从而提高用户体验。相对于现有技术，本发明提供的方案，用户将终端设备 利用自身方位传感器生成的空间活动轨迹上传到云端服务器，云端服务器则利用多条空间 活动轨迹生成空间布局，其生成的空间布局准确度高，且适用于任何场景。
[0065] 本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
【附图说明】
[0066] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附 图。
[0067] 图1示出了根据本发明一个实施例的一种用于空间布局生成的系统架构图。
[0068] 图2示出了根据本发明一个实施例的一种用于空间布局生成的智能终端结构框 图。
[0069] 图3示出了根据本发明一个实施例的一种空间布局生成方法的流程图。
[0070] 图4示出了根据本发明一个实施例的一种空间布局生成方法的依据所述运动传感 数据拟合生成所述空间活动轨迹的流程图。
[0071]图5示出了根据本发明一个实施例的一种空间布局生成方法的定位所述空间活动 轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局的流程图。
[0072]图6示出了根据本发明一个实施例的一种终端对可穿戴设备的跟踪装置框图。
[0073] 图7示出了根据本发明一个实施例的一种终端对可穿戴设备的跟踪装置的拟合单 元框图。
[0074] 图8示出了根据本发明一个实施例的一种终端对可穿戴设备的跟踪装置的映射单 元框图。
[0075] 图9示出了根据本发明一个实施例的一种智能终端框图。
【具体实施方式】
[0076] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0077] 在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中，包含了按照 特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺 序来执行或并行执行，操作的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号 本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可 以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的"第一"、"第二"等描述，是用于区分不 同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定"第一"和"第二"是不同的类型。
[0078] 发明人注意到，对于一些大的人员流量较大的场所，例如大商场、火车站、地下室 等场所，其布置往往比较复杂，而GPS往往又不能对这些场所的布局进行精确的定位，故很 需要一种可以生成空间布局的方法，发明人注意到移动终端自身携带的MEMS传感器不但造 价低廉，具有良好的感知能力，可以通过对多个MEMS传感器的数据进行整合而算出终端的 运动轨迹。这些移动轨迹可以整合到云端服务器1000,云端服务器1000服务器通过对这些 移动轨迹进行整合而整理出某一个空间的空间布局。
[0079]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0080]空间活动轨迹，在本发明中，空间活动轨迹是设备移动的立体三维轨迹，在确定了 空间的X轴、Y轴、Z三轴后，可用X轴、Y轴、Z轴分别代表空间活动轨迹的绝对东西、南北、上下 方向，也就是说，在生成的活动轨迹的每一个点都有X轴、Y轴、Z轴三个方向的数据。
[0081 ]对于本发明中用到的专有名词解释如下：
[0082] 方位传感器，方位传感器是用来确定设备的方位的一系列传感器。
[0083] 惯性传感器，惯性传感器是检测和测量加速度、倾斜、冲击、振动、旋转和多自由度 运动的传感器，是解决导航、定向和运动载体控制的重要部件。
[0084] 陀螺仪，陀螺仪是惯性传感器的一种，可以测量设备的角速度。
[0085] 加速度传感器，加速度传感器是惯性传感器的一种，可以用来测量设备的加速度。
[0086] 运动传感数据，在本发明中，运动传感数据是指由方位传感器生成的用于拟合生 成空间活动轨迹。
[0087] 空间布局，在本发明中，空间布局反映了 一个空间的具体排布、位置、方向等特征， 包括面积的大小、交叉的节点、层数分布等。
[0088] 在本发明的实施例中，生成空间活动轨迹的系统架构如图1所示，包括云端服务器 1000,装配有方位传感器的设备，例如手机1001、智能手表1002等电子产品。以智能手表 1002为例，在云端服务器1000与智能手表1002建立通讯链路后，智能手表1002以无线发送 的方式将运动传感数据发送到云端服务器1000,云端服务器1000对运动传感数据进行处 理，拟合生成空间活动轨迹，然后再将空间活动轨迹排布到其对应位置以生成空间布局。本 领域内技术人员可以理解的是拟合生成的空间活动轨迹或空间布局亦可发回给智能手表 1002,并在智能手表1002上的人机界面显示出来;本领域内技术人员可以理解，云端服务器 1000具有更好的数据处理能力，将运动传感数据上传云端服务器1000后，可以得到更为精 确的空间活动轨迹;本领域内技术人员可以理解，在云端服务器1000对数据进行处理时， GPS全球定位系统的定位数据亦可作为参考，例如可以利用GPS数据删除掉一些偏差较大的 采集数据。
[0089] 在本发明的一个实施例中，用于生成空间活动轨迹的设备结构框图如图2所示，整 体结构包括处理器、方位传感器模块、信号接收模块、无线发送模块、人机界面等。以智能手 表1002为例，启动其自带的方位传感器，并接收方位传感器模块发送的用于表征空间活动 轨迹的运动传感数据，缓存于智能手表1002的存储器中，待其恢复接入外网状态时，将该运 动传感数据通过无线发送模块上传到云端服务器1000,云端服务器1000对接收到的运动传 感数据进行处理，拟合生成空间活动轨迹，然后再将空间活动轨迹排布到其对应位置以生 成空间布局。在本实施例中，方位传感器是由惯性传感器和方向传感器组成，两类传感器分 别生成用于采集生成空间活动轨迹的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据。
[0090] 参考图2的结构框图，本领域内技术人员可以理解，信号接收模块包括WiFi信号接 收模块、卫星信号接收模块、基站信号接收模块等，而当智能手表1002无法从WiFi信号接收 模块、卫星信号接收模块和基站信号接收模块中的任意一个模块获取任何数据时被认为智 能手表1002处于离线状态，而设备恢复至接入外网状态是指至少从WiFi信号接收模块、卫 星信号接收模块和基站信号接收模块中的其中一个模块中接收到数据。本领域内技术人员 可以理解的是，云端服务器1000处理后的空间活动轨迹和空间布局亦可以发送回给智能手 表1002,而且可以在智能手表1002的人机界面上显示出来。
[0091] 本发明利用设备自身携带的多个方位传感器采集的运动传感数据拟合出设备的 空间活动轨迹，然后利用生成的空间活动轨迹生成空间布局，依据该方法生成的空间布局 精确可靠，可以用于离线导航、找小孩、寻车位，从而提高用户体验。
[0092] 第一方面，本发明的实施例提供了一种空间布局生成方法，如图1所示，包括如下 步骤：
[0093] S101，接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据。
[0094] 接收来自设备无线传输的用于表征空间活动轨迹的运动传感数据。本领域内技术 人员可以理解，生成空间布局需要大量空间活动轨迹，而用于生成空间活动轨迹的运动传 感数据是由设备自身的方位传感器生成的，因此需要不断的从外界设备中接收数据。不难 理解，接收到的运动传感数据越多，则生成的空间布局越精确。
[0095] S102,依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹。
[0096] S103,映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。
[0097] 结合第一方面，所述运动传感数据来源于一个或多个方位传感器在其所在设备上 的运动传感数据。在本发明的一个实施例中，运动传感数据来源于设备上的一个或多个方 位传感器，不同方位传感器检测用于拟合空间活动轨迹的不同方面，由此可以拟合出数据 精确的空间活动轨迹，从而得到精确的空间布局。
[0098] 进一步，方位传感器包括惯性传感器和方向传感器，分别用于采集设备运动过程 中的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据以作为所述的运动传感数据。运动传感数据是 由两类数据构成的，包括轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据，两类数据分别用于确定 空间活动轨迹的方向和形状，在一个可能的实施例中，首先综合轨迹运动变化数据计算出 空间活动轨迹，然后根据轨迹方向变化数据确定空间活动轨迹的绝对方向，由此确定最终 的空间活动轨迹，在本实施例中，轨迹运动变化数据是用于确定出轨迹的大致形状，包括映 射在X轴、Y轴、Z轴三个方向上的数据，在轨迹上的每一个点都对应有三个坐标轴上的坐标， 而轨迹方向变化数据是用于校准和确定这个空间活动轨迹的绝对方向。惯性传感器用于采 集轨迹运动变化数据，从而依据轨迹变化数据确定设备移动的空间活动轨迹的变化情况， 而方向传感器用于采集轨迹方向变化数据，从而确定空间活动轨迹的绝对地理方向，综合 这两种数据作为运动传感数据，为确定空间活动轨迹提供大量的数据支持，从而使得最后 生成的空间活动轨迹精确可靠。
[0099] 进一步，所述方位传感器包括多个不同类型的惯性传感器，均用于采集设备运动 过程中的轨迹运动变化数据以作为所述的运动传感数据。一般地，由于设备在移动过程中， 人的动作幅度较大，测试出来的数据都会有误差，而在本实现方式中，采用多种不同类型的 惯性传感器可以互相补偿误差，使得测试的数据更为准确，轨迹更为精准。
[0100] 较佳地，所述惯性传感器包括以下任意一种或任意多种：
[0101] 加速度传感器，用于感知设备移动过程中的加速度变化值作为所述运动传感数据 中的一种轨迹运动变化数据；
[0102] 陀螺仪，用于感知设备移动过程中的角速率变化值作为所述运动传感数据中的一 种轨迹运动变化数据。
[0103] 本实现方式中，惯性传感器主要是用于采集轨迹运动变化数据。在本实施例中，例 如采用陀螺仪和加速度传感器两种惯性传感器，加速度传感器是用来测量设备的加速度， 陀螺仪是用来测量设备的角速度，两种传感器可以用来互相补偿误差，使得测试的数据更 为准确，轨迹更为精准。优选地，加速度传感器优选为三轴加速度传感器，陀螺仪优选为三 轴陀螺仪，三个轴的运动传感数据用来为生成三维的空间活动轨迹做支撑，使得生成的空 间活动轨迹更为准确。加速度传感器和陀螺仪是最常用的MEMS惯性传感器，已经成熟应用 于各领域，其测量的数据可靠、鲁棒性好，这为后序生成精准的空间活动轨迹提供可靠数 据。
[0104] 较佳地，所述方向传感器为磁强计，用于确定设备移动过程中的绝对方向作为所 述运动传感数据中的一种轨迹方向变化数据。本领域内技术人员可以理解，磁感应强度是 矢量，具有大小和方向特征，磁强计能够测量特定方向磁场大小，在使用惯性传感器的运动 传感数据拟合出空间活动轨迹后，用磁强计的数据纠正轨迹的绝对方向，以便于用于后序 应用于导航、寻址等。在依据惯性传感器拟合出设备移动的空间活动轨迹后并不能确定空 间活动轨迹的绝对地理方向，在本实现方式中，添加了磁强计用于确定空间活动轨迹的绝 对方向，使得测量的空间活动轨迹的方向更为精准。
[0105] 综合上面多种实现方式，较佳地，所述运动传感数据包括至少两种由不同方位传 感器获取的变化数据，所述空间活动轨迹与所述变化数据之间存在算法关联关系。空间活 动轨迹是由两种变化数据经过一系列的算法处理而得，这些算法关联关系包括微积分算 法、坐标变换算法、模式识别算法、数据融合算法中的任意多项。本领域内技术人员可以理 解，空间活动轨迹是由运动传感数据经过一系列的算法而获得的，包括微积分算法、坐标变 换算法、模式识别算法、数据融合算法中的任意多项。例如，在智能手表1002上装配有加速 度传感器，采用三轴加速度传感器测出智能手表1002在x、y、z三个轴上的加速度为a x，ay， az，三个轴的初始速度为vXQ，VyQ，vZQ，则根据微积分算法ds = vdt，在t时刻智能手表1002在 三个轴的速度vx、Vy、Vz为：
[0106] vx=Vx〇+axt
[0107] vy = Vy〇+ayt
[0108] vz = Vz〇+azt
[0109] 继而，根据s = f rW可以得出，在t时刻智能手表1002在三个轴的位移为sx、sy、 J〇 sz为：
[0110] sx=Vx〇t+l/2axt2
[0111] sy = Vy〇t+l/2ayt2
[0112] sz = Vz〇t+l/2azt2
[0113] 以上根据微积分算法求出了对应三个轴的加速度、速度和位移，本领域内技术人 员可以理解，根据这些数据可以求出每个点的位移和大致方向、继而可以确定空间活动轨 迹的形状特征。但完成一个空间活动轨迹还需要轨迹方向变化数据，空间活动轨迹与所述 运动传感数据的两种变化数据均存在算法关联关系，如上所述，经过惯性传感器的轨迹运 动变化数据可以得到轨迹的行姿特征，而采用磁强计可以检测出绝对的地理方向而作为确 定所述空间活动轨迹的轨迹方向变化数据，综合这两种变化数据就可以生成一个完整的空 间活动轨迹。
[0114] 由于在实际智能手表1002运动过程中，加速度传感器并没有处于一个稳定的平台 上，故单独靠微积分算法不能得到准确的空间活动轨迹，可以采用多种算法结合算出空间 活动轨迹，在不影响准确度的情况下，还可以参考GPS等外界数据来得到准确的空间活动轨 迹。
[0115] 结合第一方面，如图4所示，所述依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨 迹包括：
[0116] S201，依据所述运动传感数据拟合出至少一条初步轨迹；
[0117] S202,依据至少一条初步轨迹确定所述空间活动轨迹。
[0118] 在生成所述空间活动轨迹之前，根据运动传感数据分别生成一条或多条初步轨 迹，然后再根据多条初步轨迹生成空间活动轨迹，在本实施例中添加了生成初步轨迹的步 骤，使得最终生成的空间活动轨迹更为精确，可靠。所述运动传感数据为设备移动过程中至 少一个传感器采集的多个采样点的数据，所述初步轨迹是由连接多个采样点的数据而形 成。初步轨迹的生成方法遵照连点成线的方法，采样点越多，则生成的初步轨迹就越精确。 在本实施例中，生成初步轨迹的方法是将多个采样点的运动传感数据连点成线，生成一个 初步轨迹的运动传感数据既可以是单个传感器采集的数据，也可以是多个传感器采集的数 据。例如，在智能手表1002上一共有两个惯性传感器和一个方向传感器，惯性传感器是陀螺 仪和加速度传感器，方向传感器是磁力计，则第一条初步轨迹可以由加速度传感器采集的 多个点的数据拟合生成;第二条初步轨迹可以由陀螺仪采集的多个点的数据综合磁力计采 集的多个点的数据拟合生成;第三条初步轨迹可以由加速度传感器采集的多个点的数据综 合磁力计拟合生成。
[0119] 最终确定了多条初步轨迹后，可以根据多条轨迹的偏差程度确定出空间活动轨 迹。如果多条轨迹均吻合，则不必做进一步的计算，如果轨迹不吻合，则需要云端服务器 1000确定究竟是哪一条轨迹出现了错误，云端服务器1000可根据GPS定位数据确定出一条 轨迹来，若某一条初步轨迹与GPS定位数据较为接近，则将该初步轨迹定为空间活动轨迹。
[0120] 判断轨迹是否相似，可以采用数学算法，例如求误差平方和的算法，例如取两条轨 迹上对应不同时间点的Z轴数据，假如在第1秒时，两条轨迹上的Z轴数据分别是4.6、4.5,在 第2秒时，Z轴数据分别是5.8、5.8，在第3秒时，Z轴数据分别为3.1、3.4，则求误差的平方和 为：
[0121] (4·6-4·5)2+(5·8-5·8)2+(3·1-3·4) 2 = 0·1
[0122] 根据上面算法继续算出在不同时刻X轴和Υ轴上的误差平方和，本领域内技术人员 可以理解，算出来的误差平方和越小，则说明两条曲线越接近，吻合程序也就越高，其他算 法，例如，弗雷歇距离算法、机器学习算法、聚类算法等也可应用在检测轨迹相似性上来，本 发明对使用算法不做限制，只要其能够确定轨迹之间的相似程度即可。
[0123] 结合第一方面，所述空间活动轨迹为标定了绝对方向的二维或三维图案，所述空 间布局为三维布局。一般常用的导航地图均为平面地图，在本发明中，空间活动轨迹为三维 立体活动轨迹，除了平面上的轨迹外，还包括不同层级中间的连接路线以及层级排布，由此 生成的空间布局为三维布局。本领域内技术人员可以理解，由于采用的方位传感器均优选 为三轴传感器，所以能够得到三个轴上的数据，因此不难理解，空间活动轨迹为设备三维立 体活动轨迹。三维活动轨迹相对于二维平面轨迹具有更良好的适用空间，这些复合场所包 括火车站、地下多层停车场、大商场等。例如，根据本发明所提供的方法，可以将大商场的每 一层的构造、层级之间的楼梯、电梯等分布体征体现出来。
[0124] 接收到所述运动传感数据后，根据运动传感数据拟合出设备的行姿动态。运动传 感数据除了能够用来确定空间活动轨迹，还能够用于拟合行姿动态，以智能手表1002为例， 行姿动态是指带手表的人的动作、姿态等，行姿动态包括步行、跑步、坐车、直立、躺卧任意 一项。对于智能手表1002而言，当其装配有加速度传感器时，智能手表1002机身侧的是前 后、上下、左右的加速度，当戴着智能手表1002时，人走路时，加速度传感器测量的前后加速 度较大，上下加速度小，且在某一个方向上加速度值是周期性变化的，本领域内技术人员可 以理解，根据这样的数据可以判断人在走路;又例如，当跑步时，前后摆动的加速度较小，但 上下方向加速度较大，摆臂像是在绕圈一样，采集到的数据也是周期性的数值，根据加速度 数据特征和采样周期特征亦可判断人在跑步。在拟合出空间活动轨迹的同时还能够检测出 人的行姿动态信息，能够广泛应用于老人跌倒检测、小孩丢失检测，本领域内技术人员可以 理解，在孩子丢失后，可以根据孩子的行姿动态信息判断孩子的情况，孩子是否在挣扎、孩 子是否静止不动等。
[0125] 结合第一方面，如图5所示，所述定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生 成空间布局具体包括：
[0126] S301，依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位置特征确定其对应的地图位置。
[0127] 在本发明的实施例中，地图可以由常规的谷歌平面地图、高德平面地图等做参考， 也可以由数个空间活动轨迹拟生成一个空间地图做参考。位置特征包括空间活动轨迹的起 始点、中间点、结尾点等特殊点。本发明的一个实施例中，首先对应空间活动轨迹的起始点 到地图，然后根据空间活动轨迹的绝对方向调整该空间活动轨迹为正确方向，由此确定空 间活动轨迹的地图位置。
[0128] S302,定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置。
[0129] 按照合适的比例，将空间活动轨迹定位到相应地图位置。
[0130] S303,依据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征路线和排 布特征。
[0131] 由空间活动轨迹可以生成空间布局，首先依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位 置特征确定其对应的地图位置;然后定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置;最后依 据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征路线和排布特征。
[0132] 进一步，所述特征路线包括:主干道、次干道、支路。依据空间活动轨迹在所述地图 上的映射可以确定出空间布局的特征路线，不难理解，映射到同一路线上的空间活动轨迹 越多则说明该路线被应用的频率越高，越可能是主路，由此可以区分主干道、次干道和支路 等，应用该方法简单可靠。
[0133] 进一步，所述排布特征包括:层级、拐弯、上下坡、高速通道、障碍物信息。例如，当 空间活动轨迹呈现出一种明显的半圆形状在绕过某物时，表示此处有障碍物。
[0134] 第二方面，本发明实施例提供了一种空间布局生成装置，该空间布局生成装置具 有实现上述第一方面中空间布局生成行为的功能。所述功能可以通过硬件实现，也可以通 过硬件执行相应的软件实现。所述硬件或软件包括一个或多个与上述功能相对应的模块， 如图6所示，该空间布局生成装置包括：
[0135] 接收单元101，用于接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据。
[0136] 接收单元101用于接收来自设备无线传输的用于表征空间活动轨迹的运动传感数 据。本领域内技术人员可以理解，生成空间布局需要大量空间活动轨迹，而用于生成空间活 动轨迹的运动传感数据是由设备自身的方位传感器生成的，因此需要不断的从外界设备中 接收数据。不难理解，接收到的运动传感数据越多，则生成的空间布局越精确。
[0137] 拟合单元102,用于依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹。
[0138] 拟合单元102用于依据多种运动传感数据确定空间活动轨迹的形状，例如拐弯、上 下坡、直行路线等，另外也可以确定空间活动轨迹的绝对方向；除此之外还可以确定人体的 行姿动态。
[0139] 映射单元103,用于映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。
[0140] 结合第二方面，所述运动传感数据来源于一个或多个方位传感器在其所在设备上 的运动传感数据。
[0141] 进一步，所述方位传感器包括惯性传感器和方向传感器，分别用于采集终端运动 过程中的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据以作为所述的运动传感数据。
[0142] 进一步，所述方位传感器包括多个不同类型的惯性传感器，均用于采集终端运动 过程中的轨迹运动变化数据以作为所述的运动传感数据。
[0143] 进一步，所述惯性传感器包括以下任意一种或任意多种：
[0144] 加速度传感器，用于感知终端移动过程中的加速度变化值作为所述运动传感数据 中的一种轨迹运动变化数据；
[0145] 陀螺仪，用于感知终端移动过程中的角速率变化值作为所述运动传感数据中的一 种轨迹运动变化数据。
[0146] 进一步，所述方向传感器为磁强计，用于确定设备移动过程中的绝对方向作为所 述运动传感数据中的一种轨迹方向变化数据。
[0147] 进一步地，所述运动传感数据包括至少两种由不同方位传感器获取的变化数据， 所述空间活动轨迹与所述变化数据之间存在算法关联关系。
[0148] 进一步，所述空间布局与所述运动传感数据之间存在着算法关联关系，该算法关 联关系包括微积分算法、坐标变换算法、模式识别算法、数据融合算法中的任意多项。
[0149] 结合第二方面，如图7所示，所述拟合单元102包括：
[0150] 初步轨迹拟合模块201，用于依据所述运动传感数据拟合出至少一条初步轨迹；
[0151] 空间活动轨迹拟合模块202,用于依据至少一条初步轨迹确定所述空间活动轨迹。
[0152] 结合第二方面，所述空间布局为三维布局。
[0153] 结合第二方面，所述空间活动轨迹为标定了绝对方向的二维或三维图案。
[0154] 结合第二方面，如图8所示，映射单元103包括：
[0155] 地图位置确定模块301，依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位置特征确定其对 应的地图位置；
[0156] 定位轨迹模块302,定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置；
[0157] 特征确定模块303，依据空间活动轨迹在地图上的映射确定所述空间布局的特征 路线和排布特征。
[0158] 结合第二方面，所述特征路线包括:主干道、次干道、支路。
[0159] 结合第二方面，所述排布特征包括:层级、拐弯、上下坡、高速通道、障碍物信息。
[0160] 在一个可能的设计中，空间布局生成装置的结构中包括处理器和存储器，所述存 储器用于存储支持收发装置执行上述方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储 器中存储的程序。所述空间布局生成装置还可以包括通信接口，用于与其他设备或通信网 络通信。
[0161] 第三方面，本发明实施例还提供了一种智能设备，如图9所示，为了便于说明，仅示 出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。 该终端可以为包括智能手表1002、手机1001、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理）、P0S(Point of Sales，销售终端）、车载电脑等任意终端设备， 以终端为智能手表1002为例：
[0162] 图9示出的是与本发明实施例提供的终端相关的智能手表1002的部分结构的框 图。参考图9，智能手表1002包括:触敏显示器701、存储器702、通信接口 703、一个或多个处 理器704、一个或多个应用程序705、以及电源706等部件。本领域技术人员可以理解，图9中 示出的智能手表1002结构并不构成对智能手表1002的限定，可以包括比图示更多或更少的 部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
[0163] 下面结合图9对智能手表1002的各个构成部件进行具体的介绍：
[0164] 触敏显示器701为触摸屏和显示屏合二为一的整体，触摸屏和显示屏各占一层;触 摸屏包括触摸面板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何 适合的物体或附件在触控面板上或在触控面板附近的操作），并根据预先设定的程式驱动 相应的连接装置。可选的，触控面板可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触 摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器； 触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器704， 并能接收处理器704发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表 面声波等多种类型实现触控面板。除了触控面板，显示屏可用于显示由用户输入的信息或 提供给用户的信息以及智能手表1002的各种菜单。显示屏包括显示面板，可选的，可以采用 液晶显示器（Liquid Crystal Display，IXD)、有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，0LED)等形式来配置显示面板。进一步的，触控面板可覆盖显示面板，当触控面板检 测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器704以确定触摸事件的类型，随后处理器 704根据触摸事件的类型在显示面板上提供相应的视觉输出。虽然在图9中，触控面板与显 示面板是作为两个独立的部件来实现智能手表1002的输入和输入功能，但是在某些实施例 中，可以将触控面板与显示面板集成而实现智能手表1002的输入和输出功能。
[0165] 存储器702可用于存储软件程序以及模块，处理器704通过运行存储在存储器702 的软件程序以及模块，从而执行智能手表1002的各种功能应用以及数据处理。存储器702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705(比如声音播放功能、图像播放功能等)等;存储数据区可存储根据智能手表 1002的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器702可以包括高速随 机存取存储区702,还可以包括非易失性存储区702,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器 件、或其他易失性固态存储器件。
[0166] 通信接口703,用于上述空间布局生成装置与其他设备或通信网络通信。通信接口 703是处理器704与其他设备进行通信的接口，用于处理器704与其他设备之间信息的传输， 同时通信接口也是处理器与云端服务器1000服务器进行通信的主要媒介。
[0167] 处理器704是智能手表1002的控制中心，利用各种通信接口 703和线路连接整个智 能手表1002的各个部分，通过运行或执行存储在存储区702内的软件程序和/或模块，以及 调用存储在存储区702内的数据，执行智能手表1002的各种功能和处理数据，从而对智能手 表1002进行整体监控。可选的，处理器704可包括一个或多个处理单元;优选的，处理器704 可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应 用程序705等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也 可以不集成到处理器704中。
[0168] 一个或多个应用程序705,优选地，这些应用程序705都被存储在所述存储区702中 并被配置为由所述一个或多个处理器704执行，所述一个或多个应用程序705被配置为用于 执行所述空间活动轨迹生成方法的任何实施例。
[0169] 智能手表1002还包括给各个部件供电的电源706(比如电池），优选的，电源706可 以通过电源管理系统与处理器704逻辑相连，从而通过电源706管理系统实现管理充电、放 电、以及功耗管理等功能。
[0170] 尽管未示出，智能手表1002还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。
[0171] 在本发明实施例中，该便携式多功能终端所包括的处理器704还具有以下功能：
[0172] 接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据；
[0173] 依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹；
[0174] 映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。
[0175] 本发明实施例中还提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述通话过程中拨号 键盘输入控制装置所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述第二方面为通话过程中拨 号键盘输入控制装置所设计的程序。
[0176] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统， 装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0177] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以 通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的 划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件 可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或 讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦 合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0178]所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显 示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个 网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目 的。
[0179]另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单 元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0180]本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可 以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储 介质可以包括：只读存储器（R〇M，Read Only Memory)、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory)、磁盘或光盘等。
[0181]以上对本发明所提供的一种智能设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人 员，依据本发明实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种空间布局生成方法，其特征在于，包括： 接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据； 依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹； 映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。2. 根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述运动传感数据来源于一个或多个 方位传感器在其所在设备上的运动传感数据。3. 根据权利要求2所述的生成方法，其特征在于，所述方位传感器包括惯性传感器和方 向传感器，分别用于采集终端运动过程中的轨迹运动变化数据和轨迹方向变化数据以作为 所述的运动传感数据。4. 根据权利要求3所述的生成方法，其特征在于，所述方位传感器包括多个不同类型的 惯性传感器，均用于采集终端运动过程中的轨迹运动变化数据以作为所述的运动传感数 据。5. 根据权利要求3所述的生成方法，其特征在于， 所述惯性传感器包括以下任意一种或任意多种： 加速度传感器，用于感知终端移动过程中的加速度变化值作为所述运动传感数据中的 一种轨迹运动变化数据； 陀螺仪，用于感知终端移动过程中的角速率变化值作为所述运动传感数据中的一种轨 迹运动变化数据。6. 根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述依据所述运动传感数据拟合生成 所述空间活动轨迹包括： 依据所述运动传感数据拟合出至少一条初步轨迹； 依据至少一条初步轨迹确定所述空间活动轨迹。7. 根据权利要求1所述的生成方法，其特征在于，所述定位所述空间活动轨迹到其对应 的地图位置以生成空间布局具体包括： 依据所述空间活动轨迹的绝对方向和位置特征确定其对应的地图位置； 定位所述空间活动轨迹到其对应的地图位置； 依据空间活动轨迹在所述地图上的映射确定所述空间布局的特征路线和排布特征。8. -种空间布局生成装置，其特征在于，包括： 接收单元，用于接收用于表征空间活动轨迹的运动传感数据； 拟合单元，用于依据所述运动传感数据拟合生成所述空间活动轨迹； 映射单元，用于映射所述空间活动轨迹到其对应的地图位置以生成空间布局。9. 根据权利要求8所述的生成装置，其特征在于，所述运动传感数据来源于一个或多个 方位传感器在其所在设备上的运动传感数据。10. -种智能设备，其特征在于，包括： 触敏显示器，用于感知操作指令并根据该指令显示相应的界面； 存储器，用于存储支持收发装置执行上述空间布局生成装置的程序； 一个或多个处理器，用于执行所述存储器中存储的程序； 通信接口，用于上述空间布局生成装置与其他设备或通信网络通信； 一个或多个应用程序，所述一个或多个程序被配置为用于执行实现上述权利要求8和9 任意一项所述的空间布局生成装置的功能。
【文档编号】G01C21/32GK105865463SQ201610424324
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】施锦岸
【申请人】北京奇虎科技有限公司, 奇智软件（北京）有限公司