專利名稱：定位人臉面對(duì)方向的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及空間定位裝置，具體涉及對(duì)象的定向(例如確定人臉朝向)的裝置。
背景技術(shù)：
全球定位系統(tǒng)(GPS)等室外定位技術(shù)在日常生活中越來越普及。隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)生活的日益豐富，在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位也成為一種需求。但GPS是一個(gè)基于 衛(wèi)星的系統(tǒng)，設(shè)備需要在衛(wèi)星“可見范圍內(nèi)”才能工作。在建筑物、車輛內(nèi)、隔熱紙、或者金屬成分屏蔽下，GPS信號(hào)會(huì)相應(yīng)降低或完全失去信號(hào)。所以GPS接收設(shè)備在室內(nèi)由于屏蔽等因素的影響無法準(zhǔn)確接收到衛(wèi)星所發(fā)送的定位信息，由此出現(xiàn)“不可見范圍”。從而使GPS在寬敞封閉的空間內(nèi)如商場(chǎng)、博物館和大型辦公室內(nèi)難以發(fā)揮其功能。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種新型的對(duì)象的定向裝置。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種定位人臉面對(duì)方向的裝置，包括多媒體處理器、微控制器、程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、音頻輸出電路接口、地磁方向檢測(cè)單元及傳感定位識(shí)讀單元，多媒體處理器分別與微控制器、程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及音頻輸出電路接口連接，微控制器數(shù)據(jù)輸出端分別與地磁方向檢測(cè)單元及傳感定位識(shí)讀單元連接。在一些實(shí)施方式中，地磁方向檢測(cè)單元可包括與微控制器連接的地磁傳感器，還可包括與微控制器連接的重力加速度傳感器。在一些實(shí)施方式中，傳感定位識(shí)讀單元可包括與微控制器連接的ZIGBEE識(shí)讀單元、IR紅外識(shí)讀單元和/或RF射頻識(shí)讀單元。在一些實(shí)施方式中，識(shí)別人臉朝向的裝置還可包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)器及無線音頻接收器，無線數(shù)據(jù)收發(fā)器及無線音頻接收器分別與多媒體處理器連接。在一些實(shí)施方式中，識(shí)別人臉朝向的裝置還可包括電源管理電路和電池充電接口，所述電源管理電路與多媒體處理器連接，還可與電池充電接口連接以控制對(duì)可充電電池的充電。在一些實(shí)施方式中，定位人臉面對(duì)方向的裝置還可包括與多媒體處理器連接的操作按鍵電路和USB接口。本實(shí)用新型的定位人臉面對(duì)方向的裝置中，由多媒體處理器根據(jù)接收到的無線ID發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射的編碼信息和地磁方向信息、結(jié)合存儲(chǔ)在裝置中的室內(nèi)空間位置信息、展品/展項(xiàng)內(nèi)容信息，來確定特定對(duì)象的位置和朝向，例如定位人臉面對(duì)方向的裝置的使用者當(dāng)前的位置和面部朝向。本實(shí)用新型的定位人臉面對(duì)方向的裝置還可以用于播報(bào)用戶當(dāng)前的位置信息，或自動(dòng)講解當(dāng)前展品/展項(xiàng)，或指示到目的地的行走方向，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。
圖I為本實(shí)用新型實(shí)施方式的定位人臉面對(duì)方向的裝置的組成示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施方式的定位人臉面對(duì)方向的裝置的電源管理電路的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行描述。如圖I所示，根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式的一種定位人臉面對(duì)方向的裝置包括傳感定位識(shí)讀單元I、地磁方向檢測(cè)單元2、微控制器3、程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器7、音頻輸出電路接口 8。程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6與微控制器3連接的，用于儲(chǔ)存與外部無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā) 射的ID編碼相關(guān)的信息。傳感定位識(shí)讀單元I用于接收的外部發(fā)射的含有ID編碼的無線信號(hào)，輸入至微控制器3。地磁方向檢測(cè)單元2，其檢測(cè)的地磁方向數(shù)據(jù)輸入至微控制器3，以便所述控制器根據(jù)所述ID編碼確定的外部無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置和所述地磁方向信息，識(shí)別所述室內(nèi)對(duì)象的定向裝置佩戴者的位置和朝向。在一個(gè)實(shí)施例中，地磁方向檢測(cè)單元2包括地磁傳感器2-1以檢測(cè)定向裝置使用者的地磁方向數(shù)據(jù)。此外，由于定向裝置在使用者上的安裝或佩戴可能會(huì)有不同的位置或方向，例如戴在頭上時(shí)，會(huì)隨著頭部的俯仰變化，地磁方向數(shù)據(jù)也會(huì)變化。為了克服該該類變化引起的對(duì)使用者實(shí)際地磁方向的檢測(cè)偏差，地磁方向檢測(cè)單元2還可包括重力加速度傳感器2-2以獲得傾仰角度的變化，由此進(jìn)行地磁方向的修正。在一個(gè)實(shí)施例中，地磁傳感器2-1采用Honeywell公司的三軸數(shù)字羅盤芯片HMC5883L,重力加速度傳感器2_2采用BOSCH公司的三軸數(shù)字加速度傳感器BMA150。傳感定位識(shí)讀單元可以采用ZIGBEE識(shí)讀單元1_3、IR紅外識(shí)讀單元1_1和/或RF射頻識(shí)讀單元1-2。IR紅外識(shí)讀單元1-1采用紅外數(shù)據(jù)接收頭裝置，如臺(tái)灣億光公司的IRM-3638L。RF射頻識(shí)讀單元采用工作在2. 4G頻段的RF收發(fā)芯片來實(shí)現(xiàn)，如TI美國德州儀器公司的CC2500。ZIGBEE識(shí)讀單元采用全面支持ZUGBEE通信協(xié)議的ZIGBEE模塊或ZIGBEE芯片來完成，如DIGI公司的XBee系列模塊。IR紅外識(shí)讀單元1_1、RF射頻識(shí)讀單元1-2和/或ZIGBEE識(shí)讀單元1-3可通過數(shù)據(jù)端與微控制器的數(shù)據(jù)端口 3連接，實(shí)現(xiàn)向數(shù)據(jù)端口 3上報(bào)定位信息的功能。在室內(nèi)環(huán)境下，如在博物館內(nèi)及展品、展項(xiàng)處安裝定位及導(dǎo)航用的無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)是由無錫知谷網(wǎng)絡(luò)科技有限公司自行研發(fā)的產(chǎn)品，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810027308. X。每個(gè)無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)賦予唯一的ID編碼，ID編碼可以表征該無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)所在的室內(nèi)空間的位置和所附著的展品、展項(xiàng)，也可以表示室內(nèi)空間的設(shè)施如電梯、緊急出口等。編碼規(guī)則可以自定義，例如
ID編碼展品(商品)信息/設(shè)施 _
00000001 展品 I_
~0000002 _ 展品 2
~10000001 _ 電梯
10000002 _緊急出口一[0020]無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)按照約定的協(xié)議周期性地發(fā)射編碼。例如每秒將自己的編碼發(fā)射2次。在識(shí)讀裝置中存儲(chǔ)有根據(jù)室內(nèi)空間的設(shè)施編制的地圖數(shù)據(jù)、與無線信號(hào)發(fā)射節(jié)點(diǎn)編碼一一對(duì)應(yīng)的位置信息，以及展品內(nèi)容信息或設(shè)施信息等。與無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射的ID編碼相對(duì)應(yīng)的博物館內(nèi)部空間的位置及展品、展項(xiàng)信息存儲(chǔ)在程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6中。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器7用于暫時(shí)存放當(dāng)前正在使用的數(shù)據(jù)和程序以及程序運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的一些動(dòng)態(tài)隨機(jī)數(shù)據(jù)。具體實(shí)現(xiàn)過程為傳感定位識(shí)讀單元I接收無線信號(hào)發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射的ID編碼。微控制器根據(jù)傳感定位識(shí)讀單元I接收的ID編碼和儲(chǔ)存在程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器6中的與編碼一一對(duì)應(yīng)的位置信息和展品內(nèi)容信息，確定發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置，從而確定展品或展項(xiàng)的位置。從而獲得對(duì)象定向裝置相應(yīng)的位置信息。 地磁方向檢測(cè)單元2采集對(duì)象定向裝置所處的磁場(chǎng)方向的數(shù)據(jù)。微控制器3從地磁傳感器2-1獲得地磁方向數(shù)據(jù)，疊加來自重力加速度傳感器2-2獲取的裝置傾角數(shù)據(jù)，從而確定該對(duì)象定向裝置的朝向，并上傳到多媒體處理器4。微控制器3根據(jù)上述數(shù)據(jù)，按照下列方式確定所述識(shí)讀裝置佩戴者的面部朝向。具體方法為從地磁傳感器2-1得到識(shí)讀裝置所在位置的三個(gè)方向的地磁場(chǎng)分量X，Y, Z，從重力加速度傳感器2-2得到三個(gè)方向的磁場(chǎng)量X1, Y1, Z10Q=^n"1 ,VFI * XrI ')/(71 * Z1 + F1 * F1 )PU1、/ (Fl ^ 71)/(21 * Zl + Xl * XI)X2=X*CosQ+Y*SinQ*SinP-Z*CosP*SinQY2=Y*CosP+Z*SinPΘ =tan_1 (Y2/X2)Θ為識(shí)讀裝置相對(duì)于地球正北極在順時(shí)針方向的偏轉(zhuǎn)角度，取值范圍為0 359度，Θ經(jīng)過校正后，O度代表正北方向，Θ為90度代表正東方，Θ為180度代表正南方，Θ為270度代表正西方。例如從地磁傳感器2-1得到X，Y，Z磁場(chǎng)分量分別175，-40，87，從重力加速度傳感器2-2得XI，Yl，Zl磁場(chǎng)量分別O. 0004, -O. 0004, I. 0004，第一步計(jì)算識(shí)讀裝置在空間位置上的仰角Q和滾角PQ=^n"1 _ / m * Fl、 (7Λ * 71 4- F1 * F1、P=tan-1 ^X1)/(Z1 * Z1 + 71 * Fl)代入計(jì)算得Q=O. 00039984P=O. 00039984 ；第二步修正地磁傳感器331在X，Y方向上的磁場(chǎng)分量X2=X*cos Q+Y*sin P*sinQ_Z*cosP*sinQY2=Y*cos P+Z*sin P代入數(shù)據(jù)得X2=0. 01919232Y2=39. 96521[0046]第三步計(jì)算識(shí)讀裝置所在方位Θ StarT1 (Y2/X2)Θ =-1. 570316(弧度值)Θ = Θ *180/3. 14Θ =-90. 01812θ=-90 度如果Θ〈O貝IjΘ =360+ ΘΘ =269. 9819代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =179. 0181根據(jù)Θ的角度得出用戶的面部朝南方。若Χ2=0，Υ2>0則Θ值為90代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =0根據(jù)Θ的角度得出用戶的面部朝正北方向。若Χ2=0，Υ2〈0則Θ 值為 270代入校正公式Θ = (359- Θ +90) % 360Θ =180根據(jù)Θ的角度得出用戶的面部朝正南方向。對(duì)象定向裝置還可進(jìn)一步包括多媒體處理器4，可采用北京君正集成電路有限公司的JZ4725B來構(gòu)成。多媒體處理器4分別與微控制器3、程序及固態(tài)數(shù)據(jù)閃存電路6、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器7、音頻輸出電路接口 8連接，以實(shí)現(xiàn)諸如方位提示等語音的播放。為此，對(duì)象定向裝置還包括無線音頻接收器9及無線數(shù)據(jù)收發(fā)器5。無線音頻接收器9可由臺(tái)灣鈺寶科技SYNIC的2. 4G無線收發(fā)芯片ΙΑ2Ε及其外圍電路組成，與多媒體處理器4連接，用于接收來自特定的2. 4G無線設(shè)備發(fā)出的無線音頻信號(hào)。例如，對(duì)象定向裝置作為游客終端設(shè)備時(shí)，接收由導(dǎo)游設(shè)備發(fā)出的2. 4G無線音頻講解信號(hào)。無線數(shù)據(jù)收發(fā)器5用于傳輸數(shù)據(jù)量較少的操作指令數(shù)據(jù)(例如短消息)，可以由無線音頻收發(fā)芯片ΙΑ2Ε及其外圍電路來實(shí)現(xiàn)。無線數(shù)據(jù)收發(fā)器5將收到的短消息傳送至多媒體處理器4并由多媒體處理器4利用例如TTS技術(shù)轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)。多媒體處理器4將這些音頻信號(hào)經(jīng)音頻輸出電路接口通過耳機(jī)或麥克風(fēng)等將信號(hào)及指令以語音的形式播報(bào)給用戶。如圖2所示，對(duì)象定向裝置還可進(jìn)一步包括電源管理電路14、鋰電池13及電池充電接口 12。電源管理電路14采用型號(hào)為ΚΒ4540的充電管理1C，采用1.8V和3. 3V的穩(wěn)壓電路。電源管理電路14與多媒體處理器4連接、鋰電池13及電池充電接口 12分別與電源管理電路14連接，實(shí)現(xiàn)鋰電池13通過電源管理電路14給外圍電路供電。本實(shí)用新型的對(duì)象定向裝置還可包括與多媒體處理器4連接的USB接口 11、操作按鍵電路10。操作按鍵電路10由電阻分壓電路與輕觸按鍵組成。用于向裝置輸入用戶指令，以實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)設(shè)備相應(yīng)功能的操作。 以上所述的僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出其它變形或改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.定位人臉面對(duì)方向的裝置，其特征在于，包括 微控制器， 與微控制器連接的、用于儲(chǔ)存與外部無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)射的ID編碼相關(guān)的信息的程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器， 傳感定位識(shí)讀單元，接收的外部發(fā)射的含有ID編碼的無線信號(hào)，輸入至所述微控制器， 地磁方向檢測(cè)單元，其檢測(cè)的地磁方向數(shù)據(jù)輸入至所述微控制器，以便所述控制器根據(jù)所述ID編碼確定的外部無線發(fā)射節(jié)點(diǎn)的位置和所述地磁方向信息，識(shí)別所述室內(nèi)對(duì)象的定向裝置佩戴者的位置和朝向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述地磁方向檢測(cè)單元包括與微控制單元連接的地磁傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述地磁方向檢測(cè)單元還包括與微控制單元連接的重力加速度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，所述傳感定位識(shí)讀單元包括ZIGBEE識(shí)讀單元、IR紅外識(shí)讀單元和/或RF射頻識(shí)讀單元,所述IR紅外識(shí)讀單元、RF射頻識(shí)讀單元和/或ZIGBEE識(shí)讀單元，分別與微控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括電源管理電路、鋰電池及電池充電接口，所述電源管理電路與所述鋰電池及電池充電接口分別連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，還包括與微控制器連接以處理音頻數(shù)據(jù)的多媒體處理器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括操作按鍵電路及USB接口，所述操作按鍵電路及USB接口分別與多媒體處理器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括分別與多媒體處理器單元連接的無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元和無線音頻接收單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種定位人臉面對(duì)方向的裝置，包括微控制器、程序及固態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、地磁方向檢測(cè)單元及傳感定位識(shí)讀單元，微控制器數(shù)據(jù)輸出端分別與地磁方向檢測(cè)單元及傳感定位識(shí)讀單元連接。本實(shí)用新型的裝置能夠識(shí)別室內(nèi)對(duì)象的方位信息。
文檔編號(hào)G01C1/00GK202599400SQ20122016756
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者陳濤, 鄭成明, 蘭維建, 周華, 左壽堅(jiān) 申請(qǐng)人:無錫知谷網(wǎng)絡(luò)科技有限公司