一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，先利用移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲取到人行走時(shí)產(chǎn)生的三軸加速度，利用特征匹配的算法，檢測(cè)人行走的步伐；再根據(jù)移動(dòng)智能終端中的方向傳感器獲取檢測(cè)到步伐時(shí)，人行走的方向，然后根據(jù)相鄰步伐之間的時(shí)間差計(jì)算步頻，并估算步長(zhǎng)；結(jié)合人行走的方向和步伐的步長(zhǎng)，計(jì)算出人走過每一步后位置坐標(biāo)的變化值，得到人的實(shí)時(shí)行走軌跡；這樣僅僅利用移動(dòng)智能終端自帶的三軸加速度傳感器及方向傳感器，即可達(dá)到較高精度的室內(nèi)定位，因此具有成本低，實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于移動(dòng)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種大型、特大型室內(nèi)場(chǎng)館、商場(chǎng)越來越多，而借助于移動(dòng)智能終端中的GPS定位功能又極大的方便了人們的出行購(gòu)物，包括智能手機(jī)、平板電腦在內(nèi)的移動(dòng)智能終端的功能也越來越強(qiáng)大。
[0003]目前常用的解決方法是利用人們隨身攜帶的移動(dòng)智能終端的內(nèi)置傳感器來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位，利用移動(dòng)智能終端的內(nèi)置傳感器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位的技術(shù)主要又分為兩類:(I)利用移動(dòng)智能終端中的陀螺儀和三軸加速度傳感器獲取手機(jī)的角速度和加速度，結(jié)合傳統(tǒng)的慣性導(dǎo)航算法計(jì)算手機(jī)的位移，但是由于移動(dòng)智能終端中的陀螺儀和三軸加速度傳感器的精度達(dá)不到慣性導(dǎo)航要求的精度，其計(jì)算結(jié)果精度較低，且隨著行走距離的增加會(huì)產(chǎn)生較大的累積誤差；(2)利用移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲取人行走產(chǎn)生的加速度，判斷人行走的步伐，記錄人行走的步數(shù)；并且利用移動(dòng)智能終端中的方向傳感器獲取人行走的方向；利用人行走的步數(shù)、方向，再結(jié)合人行走的步長(zhǎng)，即可計(jì)算出人行走的軌跡；這種方法的可靠性較高，計(jì)算難度小于前一種方法。然而同樣存在以下問題:
[0004](I)計(jì)步不精確。傳統(tǒng)的計(jì)算人行走的位移的方法是，使用一個(gè)固定的閾值來判斷移動(dòng)智能終端三軸加速度傳感器讀數(shù)的波峰或波谷來計(jì)步，但是由于人的動(dòng)作行為很復(fù)雜且不確定，因此其計(jì)算出的步數(shù)通常比實(shí)際步數(shù)大；
[0005](2)步長(zhǎng)估計(jì)不準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的計(jì)算步長(zhǎng)的方法是，使用一個(gè)固定的步長(zhǎng)來估計(jì)人的位移，這忽略了人的個(gè)體差異以及人行走的步頻導(dǎo)致的步長(zhǎng)變化，計(jì)算出的位移與實(shí)際值相差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，通過移動(dòng)智能終端中的方向傳感器獲取行人的實(shí)際行走軌跡，具有定位精準(zhǔn)、成本低和實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]Kl)、根據(jù)移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲取人行走時(shí)產(chǎn)生的三軸加速度值，再利用特征匹配的計(jì)步算法，檢測(cè)出人行走的步伐，并記錄該步伐的時(shí)間戳；
[0009]K2)、根據(jù)移動(dòng)智能終端中的方向傳感器獲取檢測(cè)到人行走步伐時(shí)的方向；
[0010]K3)、根據(jù)檢測(cè)到人行走相鄰步伐的時(shí)間戳的差值，計(jì)算人行走時(shí)的步頻，再根據(jù)人行走時(shí)的步頻和身聞的關(guān)系表，估算人行走時(shí)的步長(zhǎng)；
[0011]K4)、根據(jù)人行走時(shí)的步長(zhǎng)以及人行走的方向，計(jì)算出人行走后的實(shí)際位置的坐標(biāo)變化值，從而定位到人的實(shí)時(shí)行走軌跡。
[0012]其中，利用特征匹配的計(jì)步算法檢測(cè)人行走的步伐和對(duì)應(yīng)時(shí)間戳的方法為:
[0013]K2.1)、將移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲得的人行走時(shí)產(chǎn)生的三軸加速度以及每個(gè)讀數(shù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，分別記作:
[0014]X 軸加速度:AX = (X1, X2,…，xn}，
[0015]y 軸加速度:Ay = (Y1, y2,..., yn},
[0016]z 軸加速度:AZ = {z1; z2,…，zj,
[0017]對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳:Ta= It1, t2,..., tj ；
[0018]Κ2.2)、比較Ax、Ay、Az的絕對(duì)值的和，即

【權(quán)利要求】
1.一種基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、根據(jù)移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲取人行走時(shí)產(chǎn)生的三軸加速度值，再利用特征匹配的計(jì)步算法，檢測(cè)出人行走的步伐，并記錄該步伐的時(shí)間戳； (2)、根據(jù)移動(dòng)智能終端中的方向傳感器獲取檢測(cè)到人行走步伐時(shí)的方向； (3)、根據(jù)檢測(cè)到人行走相鄰步伐的時(shí)間戳的差值，計(jì)算人行走時(shí)的步頻，再根據(jù)人行走時(shí)的步頻和身聞的關(guān)系表，估算人行走時(shí)的步長(zhǎng)； (4)、根據(jù)人行走時(shí)的步長(zhǎng)以及人行走的方向，計(jì)算出人行走后的實(shí)際位置的坐標(biāo)變化值，從而定位到人的實(shí)時(shí)行走軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述的利用特征匹配的計(jì)步算法檢測(cè)人行走的步伐和對(duì)應(yīng)時(shí)間戳的方法為: 2.1)、將移動(dòng)智能終端中的三軸加速度傳感器獲得的人行走時(shí)產(chǎn)生的三軸加速度以及每個(gè)讀數(shù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，分別記作: X 軸加速度:Ax = {x1; x2,…，xj， y 軸加速度:Ay = {y1; y2,..., yj , z 軸加速度:AZ = Iz1, z2,..., zj , 對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳:Ta = It1, t2，…，tn}； 2.2)、比較Ax、Ay、Az的絕對(duì)值的和，即、
，找出絕對(duì)值和最大的一組軸加速度，并記為A = {a1； a2,..., an}； 2.3)、找出A中所有滿足條件ap > ap_!且ap > ap+1的值，其中，2≤p≤n_l，將滿足該條件的值及該值對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳分別記為氣和隊(duì)，Ma = Ima1, ma2,..., maj , Mt = Imt1,mt2,..., mtj ,其中，k為滿足條件ap > 且ap > ap+1的個(gè)數(shù)； 2.4)、將Ma中每三個(gè)相鄰的值記為一組，即Imaj+ ma」，maJ+1}，以及該組值對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳記為:{mtj-pmtj’mtj+J ,其中，j = {2,3,;當(dāng) Imaj.-!, ma, maj+1}和{mtj—p mt, mtj+1}滿足人行走時(shí)軸加速度的變化特征:ma」> ma^且Hiaj > maJ+1且mtj+fmtjH < 0.5秒時(shí),則判定行人走了一步，對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳記為Hitjtj
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述的步驟(2)中獲取人行走步伐方向的方法為: 3.1)、記錄人行走過程中移動(dòng)智能終端中的方向傳感器的讀數(shù)以及每個(gè)讀數(shù)對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳，分別記作: 方向山=^，^…，DJ ;每個(gè)方向值對(duì)應(yīng)的時(shí)間戳:Td= {V 1;t' 2，…，t' J ；其中，所有方向值的取值范圍為0°~359°，且延逆時(shí)針方向增大，當(dāng)計(jì)算過程中出現(xiàn)超出該范圍的方向值時(shí)，則將該方向值轉(zhuǎn)換到規(guī)定范圍內(nèi)，具體轉(zhuǎn)換方法為: 當(dāng) D > 360° 時(shí)，則 D = D-360。； 當(dāng) D < 0° 時(shí)，則 D = D+360。； 3.2)、在Td中找出與步驟2.4)中所述的Hitj時(shí)刻最接近的時(shí)間戳，記作t' g，其中，I ^ g ^ h ； 3.3)、在D中找出與t' g對(duì)應(yīng)的方向值，記作Dg，其中，I≤g≤h ; 3.4)、通過對(duì)Dg進(jìn)行校正，獲取到人在行走步伐時(shí)的方向；. 3.4.1)、在進(jìn)行定位導(dǎo)航之前，針對(duì)不同的環(huán)境、地域，記錄移動(dòng)智能終端分別朝向正東、正南、正西、正北四個(gè)方向時(shí)方向傳感器的讀數(shù)，分別記作:正東De、正南Ds、正西Dw、正北Dn ； . 3.4.2)、根據(jù)De, Ds, Dw和Dn，分別計(jì)算出De與Dn、Ds與De、Dw與Ds、Dn與Dw之間包含的角度值，分別記作:Den、Dse、Dws、Dnw ； . 3.4.3)、在進(jìn)行定位時(shí)，根據(jù)De、Ds、Dw、Dn、Den、Dse、Dws和Dnw，來校正Dg，將校正后的方向值作為行人在mtj時(shí)刻的行走方向，記作D'。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述Dg的校正方法為: 當(dāng)Dg位于正東與正北之間，則D' = Dg*90/Den-De ； 當(dāng)Dg位于正南與正東之間，則D' = 90+(Dg-Den) *90/Dse-De ； 當(dāng)Dg位于正西與正南之間，則IV = 180+(Dg-Dse-Den) *90/Dws-De ； 當(dāng) Dg 位于正北與正西之間，則 N = 270+(Dg-Dws-Dse-Den) *90/Dnw-De。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動(dòng)智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述的步驟(4)中，定位人行走時(shí)的實(shí)際軌跡的方法為: . 5.1)、當(dāng)行人走的第N步時(shí)，其中N為正整數(shù)，根據(jù)步驟⑴可以獲取到第N步的時(shí)間戳與第N-1步的時(shí)間戳的差值，記作At;再根據(jù)步驟(2)可以獲取到第N步的行走方向，記作D' N . 5.2)、根據(jù)△ t計(jì)算出第N步的步頻，記為Fs ;根據(jù)步頻和身高的關(guān)系表，計(jì)算出人行走時(shí)第N步的步長(zhǎng),記作Ln ； . 5.3)、根據(jù)第N-1步的坐標(biāo),再結(jié)合第N步的步長(zhǎng)Ln和方向D' N,可以計(jì)算出第N步的坐標(biāo)，若第N-1步坐標(biāo)為(XN_1; YnJ，則第N步的坐標(biāo)(XN，Yn)為:
進(jìn)一步，若人行走的起點(diǎn)坐標(biāo)為(X。，Y。)，則第N步的坐標(biāo)(XN, Yn)為:
其中，Lk為第k步的步長(zhǎng)，N k為第k步的方向，k = {1，2，3，…，N}，根據(jù)坐標(biāo)值的變換量定位到人的實(shí)時(shí)行走軌跡。
【文檔編號(hào)】G01C21/16GK104197935SQ201410450119
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】劉力為 申請(qǐng)人:成都旗客科技有限公司