本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種室內(nèi)定位方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著定位技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的不斷成熟，全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。但是針對于衛(wèi)星導航系統(tǒng)信號弱、信號易受干擾等缺點，尤其是在峽谷，特別是城市樓宇內(nèi)部等遮擋、干擾較為嚴重的區(qū)域，定位準確度會受到影響甚至無法定位的問題。為解決上述問題，一些新的室內(nèi)定位技術(shù)不斷被研發(fā)應(yīng)用，例如：基站定位技術(shù)、無線保真(Wireless Fidelity，Wi-Fi)定位技術(shù)、偽衛(wèi)星定位技術(shù)、紫蜂(ZigBee)定位技術(shù)、無線射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)定位技術(shù)、超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)定位技術(shù)等，并且也可以利用不同定位技術(shù)進行組合，用于實現(xiàn)室內(nèi)外環(huán)境的定位信號無縫覆蓋，實現(xiàn)更廣信號的覆蓋范圍，提高定位精度以及定位技術(shù)應(yīng)用的魯棒性。

雖然，上述各種室內(nèi)定位技術(shù)能夠在一定程度上提高定位精度以及定位技術(shù)應(yīng)用的魯棒性，但當大中型城市重特大火災(zāi)時常發(fā)生，救援環(huán)境十分復(fù)雜，而在復(fù)雜的滅火救援環(huán)境中，煙霧濃度大，環(huán)境惡劣，能見度低，一旦消防救援遇到危險，如何確定消防員位置和了解周圍的環(huán)境狀況，保護生命安全和降低財產(chǎn)損失，這樣非常重要。但是上面的各種室內(nèi)定位技術(shù)，由于其自身的局限性，要么造價太高且易被破壞，要么不能保證定位的準確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種室內(nèi)定位方法及裝置，主要目的在于能夠監(jiān)測室內(nèi)移動終端運動軌跡，迅速地定位，保證定位準確性，而且大大降低定位成本。

依據(jù)本發(fā)明一方面，提供了一種室內(nèi)定位方法，包括：

移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息；

根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標；

獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息；

根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標；

將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新的移動終端移動坐標。

依據(jù)本發(fā)明另一方面，提供一種室內(nèi)定位裝置，包括：

獲取單元，用于移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息；

確定單元，用于根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標；

所述獲取單元，還用于獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息；

所述確定單元，還用于根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標；

設(shè)置單元，用于將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新的移動終端移動坐標。

借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案至少具有下列優(yōu)點：

本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位方法及裝置，采用室內(nèi)定位技術(shù)在室內(nèi)環(huán)境預(yù)先布置少量增補節(jié)點，根據(jù)移動終端獲取室內(nèi)增補節(jié)點的信息，通過到達時間差方法確定移動終端的初始定位點坐標；采用慣導技術(shù)對移動終端在以所述初始定位點為起點的移動軌跡進行跟蹤定位，通過慣導技術(shù)解算的方法確定移動終端的移動坐標。采用本發(fā)明的實施例，將室內(nèi)定位技術(shù)方法與慣導技術(shù)方法融合，可以實現(xiàn)迅速地室內(nèi)定位移動終端，并實時地對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，能夠在保證室內(nèi)定位系統(tǒng)造價降低的同時保證室內(nèi)定位的準確性。

對于復(fù)雜的滅火救援環(huán)境，尤其是在火勢范圍不可控等極端作業(yè)環(huán)境下，定位信號接收精準度會受到嚴重影響，需要考慮如何在短時間內(nèi)迅速地、準確地定位消防員位置及監(jiān)控現(xiàn)場環(huán)境，達到最佳救援時間及幫助消防員緊急撤離。本發(fā)明實施例可以滿足這樣的需求，在保證準確地室內(nèi)定位的同時，提高室內(nèi)定位的工作效率。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位方法的流程圖；

圖2示出了本發(fā)明實施例的另一種室內(nèi)定位方法的流程圖；

圖3示出了本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位裝置的組成框圖；

圖4示出了本發(fā)明實施例的室內(nèi)定位平面二維坐標方法的流程圖；

圖5示出了本發(fā)明實施例的室內(nèi)高度解算的流程圖；

圖6示出了本發(fā)明實施例的移動終端系統(tǒng)的工作原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作具體的詳細說明。

本發(fā)明實施例提供一種室內(nèi)定位方法，如圖1所示，所述方法包括：

101、移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息。

其中，所述室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點是預(yù)先在室內(nèi)環(huán)境布局少量增補節(jié)點，數(shù)目至少為3個，用于接收定位系統(tǒng)發(fā)出的定位信號，同時移動終端獲取所述室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點信息，用于接收所述增補節(jié)點轉(zhuǎn)換的定位信號,所述增補節(jié)點信息還包括所述增補節(jié)點的室內(nèi)定位坐標信息。

102、根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

其中，所述根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標，用于確定移動終端在室內(nèi)環(huán)境移動軌跡的起始點，可以采用以下的方法，該方法包括：

第一種方式，移動終端在室內(nèi)二維空間平面移動，選取任意室內(nèi)定位點P和相近的室內(nèi)定位點Q，定位點P和Q的距離為d0，假定d0為1米，移動終端在室內(nèi)定位點P和Q之間移動，接收到室內(nèi)任意三個增補節(jié)點A、B、C的定位信號，電磁波傳播速度為光速c；移動終端在室內(nèi)定位點P接收到增補節(jié)點A、B、C的定位信號的到達時間值分別為TOA_A0、TOA_B0、TOA_C0，移動終端在室內(nèi)定位點Q接收到增補節(jié)點A、B、C的定位信號的到達時間值分別為TOA_A1、TOA_B1、TOA_C1，根據(jù)移動終端在P和Q點接收所述到達時間值，采用到達時間差定位方法(Time Difference of Arrival，TDOA)，解算出移動終端的初始定位點坐標。

第二種方式，當移動終端在室內(nèi)定位點P和Q之間移動時，若只能接收到室內(nèi)1個增補節(jié)點或者2個增補節(jié)點的定位信號，無法實現(xiàn)TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標，則移動終端移動到任一個室內(nèi)增補節(jié)點的正下方，同時保證能夠接收到所述增補節(jié)點的定位信號，將所述增補節(jié)點信息包含的所述增補節(jié)點的定位坐標，確定為移動終端的初始定位點坐標。

103、獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息。

其中，所述獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環(huán)境下使用慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數(shù)據(jù)，利用所述IMU感知的數(shù)據(jù)進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端的移動距離、移動角度。

104、根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

其中，所述初始定位點坐標，可以按照步驟102的方法獲得；所述實時移動信息，可以按照步驟103的方法獲得；所述根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，具體可以采用慣導技術(shù)中步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)方法，該方法包括：

移動終端按照步驟102的方法獲得初始定位點S₀(E_O，N₀)；移動終端按照步驟103的方法獲得移動終端的實時移動信息，包括：移動距離d_n、移動角度θ_n，例如：移動終端從S₀點移動到S₁點的移動距離為d₁及移動角度為θ₁；根據(jù)所述步行者航位推算(Pedestrian Dead Reckoning，PDR)方法，確定所述移動終端的移動坐標S_k(E_k，N_k)，可以采用如下慣導航跡推算公式1，該公式1為：

其中，∑為求和公式符號；n為整數(shù)；k為移動終端移動到第k個點；d≥0；θ為-90°≤θ≤90°，θ為移動終端的移動方向與垂直方向的夾角。

需要說明的是，以上僅為慣導航跡推算的極簡化公式。由于移動終端在室內(nèi)的移動軌跡是不斷變化的，基于慣導技術(shù)的PDR方法需要涉及步態(tài)檢測、步長和方向計算等多種復(fù)雜運算方法的集合，最終需要說明獲得所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息的方法是復(fù)雜的，所以本實施例僅用慣導航跡推算的極簡化公式描述慣導技術(shù)在室內(nèi)跟蹤移動終端的移動軌跡的方法。

105、將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新的移動終端移動坐標。

對于本發(fā)明實施例，為了防止累積的慣導漂移現(xiàn)象，導致定位的移動終端坐標不準確，采用將慣導數(shù)據(jù)初始化清零的方法，該方法包括：將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行移動終端室內(nèi)定位，參考圖1步驟101-104，定位新的移動終端移動坐標，用于提高室內(nèi)定位精確度。

本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位方法，采用在室內(nèi)預(yù)先布局少量增補節(jié)點的方式實現(xiàn)的室內(nèi)定位技術(shù)方法與慣導技術(shù)方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設(shè)置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術(shù)定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現(xiàn)象對定位所述移動終端的移動坐標的準確度的不良影響，不僅大大提高了室內(nèi)定位的準確性，同時也降低了定位成本。

本發(fā)明的實施例提供另一種室內(nèi)定位方法，如圖2所示，所述方法包括：

201、移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息。

其中，所述移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息的具體描述，可以參考圖1的步驟101中的相應(yīng)描述，本發(fā)明實施例將不再贅述。

202、根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

對于本發(fā)明實施例，步驟202可以包括：所述移動終端選取室內(nèi)任意較接近的兩點；確定所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差，是否滿足預(yù)定到達時間差的有效性；若滿足，則根據(jù)到達時間差定位方法對所述增補節(jié)點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標；若不滿足，則將所述移動終端在所述增補節(jié)點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標。

其中，所述移動終端選取所述室內(nèi)任意較接近的兩點，是移動終端在室內(nèi)二維空間平面移動，任意選取室內(nèi)較接近的兩點，距離約為1米。當移動終端在室內(nèi)這兩點間移動時，獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點信息。如果移動終端在選定的室內(nèi)較接近的兩點未能獲取到增補節(jié)點的信息，那么需要及時更換選定的室內(nèi)較接近的兩點。

其中，確定所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差，是否滿足預(yù)定到達時間差的有效性，是因為在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，測量室內(nèi)較接近的兩點接收增補節(jié)點的到達時間差存在明顯的多徑效應(yīng)，那么，判斷室內(nèi)較接近的兩點接收增補節(jié)點的到達時間差值的有效性就十分重要；若確定所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差，滿足預(yù)定到達時間差的有效性，則移動終端接收的所述增補節(jié)點信息的到達時間差是有效的數(shù)據(jù)，用于確定移動終端的初始定位點坐標信息，可以提高室內(nèi)定位初始定位點的準確性，實現(xiàn)該方法的具體描述包括：

移動終端在室內(nèi)二維空間平面移動，選取任意室內(nèi)定位點P和相近的室內(nèi)定位點Q，定位點P和Q的距離為d0，假定d0為1米，移動終端在室內(nèi)定位點P和Q之間移動，接收到室內(nèi)任意兩個增補節(jié)點A、B的定位信號，電磁波傳播速度為光速c，假定增補節(jié)點A、B的最小距離為d，假定d為15m；移動終端在室內(nèi)定位點P接收到增補節(jié)點A、B的定位信號的到達時間值分別為TOA_A0、TOA_B0，移動終端在室內(nèi)定位點Q接收到增補節(jié)點A、B的定位信號的到達時間值分別為TOA_A1、TOA_B1；定位點P接收增補節(jié)點A和B的到達時間差為TDOA_0，定位點Q接收增補節(jié)點A和B的到達時間差為TDOA_1；就增補節(jié)點A而言，P、Q兩定位點處的到達時間的差值為ΔTOA_A，就增補節(jié)點B而言，P、Q兩定位點處的到達時間的差值為ΔTOA_B；那么，具體描述采用如下公式2：

由于P、Q兩個定位點又十分接近，因此測量移動終端在定位點P和Q接收同一個增補節(jié)點A的到達時間差值是可以忽略不計；但是，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，測量室內(nèi)較接近的兩點接收增補節(jié)點的到達時間差存在明顯的多徑效應(yīng)，那么，判斷室內(nèi)較接近的兩點接收增補節(jié)點的到達時間差值的有效性就十分重要；具體的描述采用如下公式3：

當滿足公式3，則不認為移動終端在室內(nèi)較接近的兩點P和Q接收增補節(jié)點的到達時間差顯示出移動終端從P移動到Q發(fā)生明顯跳變，因此認為P、Q兩定位點分別接收到的增補節(jié)點A、B的到達時間差值是有效的。

對于本發(fā)明實施例，所述若滿足，可以確定所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差，滿足預(yù)定到達時間差的有效性，則根據(jù)到達時間差定位方法對所述增補節(jié)點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標；所述確定所述移動終端的初始定位點坐標的方法，具體描述包括：移動終端需要獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點數(shù)目至少為3個；接收室內(nèi)任意兩個增補節(jié)點的信息都滿足預(yù)定到達時間差的有效性，那么，可以參考圖1步驟102的第一種方式，選用移動終端接收增補節(jié)點的到達時間差值，根據(jù)TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標。

對于本發(fā)明實施例，所述若不滿足，可以確定所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差，不滿足預(yù)定到達時間差的有效性，則將所述移動終端在所述增補節(jié)點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標；所述確定所述移動終端的初始定位點坐標的方法可以參考圖1步驟102的第二種方式，確定移動終端的初始定位點坐標。

203、獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息。

其中，所述移動終端的實時信息包括運動角度、運動步長、運動步數(shù)，所述獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環(huán)境下使用慣性測量單元(Inertial Measurement Unit，IMU)感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數(shù)據(jù)，利用所述IMU感知的數(shù)據(jù)進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端的移動距離、移動角度。

204、根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

對于本實施例，步驟204包括：根據(jù)所述運動角度確定所述移動終端的移動方向；根據(jù)所述運動步長和運動步數(shù)確定所述移動終端的移動距離；基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標。

其中，所述根據(jù)所述運動角度確定所述移動終端的移動方向，是采用慣導技術(shù)對室內(nèi)移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103描述，獲得移動終端的運動角度，進而確定所述移動終端的移動方向。

其中，所述根據(jù)所述運動步長和運動步數(shù)確定所述移動終端的移動距離，是采用慣導技術(shù)對室內(nèi)移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103描述，獲得移動終端的移動距離。

其中，所述基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標，是采用慣導技術(shù)對室內(nèi)移動終端的運動軌跡進行跟蹤定位，可以參考步驟103、104描述，確定移動終端的移動坐標。

需要說明的是，為了判斷根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標是否受慣導漂移現(xiàn)象的影響，需要確定所述移動終端的實時移動信息是否存在慣導漂移，若存在，則需要對所述移動終端的移動坐標進行矯正，該方法包括：獲取移動終端運動方向與任意兩個所述增補節(jié)點連線的夾角；篩選出所述夾角中最小的角度；根據(jù)所述最小的角度，確定選定的兩個增補節(jié)點，從而確定所述移動終端與所述增補節(jié)點的到達時間差值增量是否滿足預(yù)定慣導漂移判斷公式；若滿足，則確定所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息存在慣導漂移；若不滿足，則確定所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息不存在慣導漂移。所述確定所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息是否存在慣導漂移的方法，具體描述包括：

移動終端在室內(nèi)二維空間移動，任意選取定位點P0、P1，移動終端由定位點P0運動到定位點P1；移動終端在定位點P0、P1獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點A和B，則移動終端在P0點接收增補節(jié)點A和B的到達時間差值為TDOA_P0，移動終端在P1點接收增補節(jié)點A和B的到達時間差值為TDOA_P1；移動終端運動方向與兩個節(jié)點連線方向上的夾角為α(0°≤α≤90°)，且滿足公式4如下：

ΔTDOA＝|TDOA_P 1-TDOA_P 0| (公式4)

需要說明的是，若移動終端接收到的增補節(jié)點數(shù)目至少為3個，則移動終端與任意兩個增補節(jié)點連線的夾角有α_0,α_1,α_2,…α_n，所述α_n夾角可以通過增補節(jié)點的坐標信息和采用慣導技術(shù)輸出的移動終端運動角度信息運算得出。由于移動終端運動的方向角度不同，需要矯正的水平也不同，當α角度越接近90度，得到的TDOA定位結(jié)果可靠性越差。那么，選取移動終端移動方向與任意兩個增補節(jié)點連線的所有夾角中最小的夾角α＝min{α_0,α_1,α_2,…}，并且采用公式4，計算形成此α的兩個增補節(jié)點到定位點P0和P1的ΔTDOA，然后采用慣導漂移判斷公式5，該公式5為：

ΔTDOA·cos(α)≥0.01 (公式5)

若滿足慣導漂移判斷準則公式5，則移動終端依據(jù)慣導技術(shù)輸出的移動終端的實時移動信息定位移動終端移動坐標，存在慣導漂移，需要對所述移動終端移動坐標進行矯正一次，用于抑制慣導漂移現(xiàn)象；若不滿足慣導漂移判斷準則公式5，則移動終端依據(jù)慣導技術(shù)輸出的移動終端的實時移動信息定位移動終端移動坐標，不存在慣導漂移，不需要對移動終端的移動坐標進行矯正。

需要說明的是，若存在慣導漂移，需要對所述移動終端移動坐標進行矯正一次的方法包括：若存在慣導漂移，則所述根據(jù)到達時間差定位方法對所述增補節(jié)點達到所述兩點的時間差值進行解算，并確定所述移動終端的移動定位坐標，可以參考步驟201-202確定移動定位坐標，根據(jù)所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標；所述移動終端的移動坐標，是根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，可以參考步驟104。根據(jù)所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標可以采用如下方法，該方法具體描述包括：

移動終端在室內(nèi)二維空間移動，以點Point_0為初始點運動到點Point_1，移動終端在點Point_1獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息，并根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的移動定位坐標，可以參考步驟201-202中確定移動終端初始定位坐標的方法，確定點Point_1的移動定位坐標P1_1(x1_1,y1_1)；根據(jù)初始定位點Point_0的坐標和移動終端的實時移動信息，采用慣導技術(shù)解算，可以參考步驟203-204，確定所述移動終端運動到點Point_1的移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)，則對移動定位坐標P1_1(x1_1,y1_1)和移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)分配相應(yīng)的權(quán)值，用于對移動終端的移動坐標P1_2(x1_2,x1_2)進行矯正，用于抑制慣導漂移現(xiàn)象，可以采用公式6計算得出新的坐標P1(x1,y1)，將坐標P1(x1,y1)確定為移動終端以點Point_0為初始點運動到點Point_1的移動坐標，該公式6為：

其中α為移動終端運動方向與兩個增補節(jié)點連線方向上的夾角α(0°≤α≤90°)，且α是符合慣導漂移判斷公式的使用的數(shù)據(jù)。

205、將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新的移動終端移動坐標。

對于本發(fā)明實施例，為了防止累積的慣導漂移現(xiàn)象，導致確定的移動坐標不準確，采用將慣導數(shù)據(jù)初始化清零的方法，該方法包括：將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行移動終端室內(nèi)定位，參考步驟201-204，定位新的移動終端移動坐標，用于提高室內(nèi)定位精確度。

206、所述移動終端接收地面室外氣壓值、室內(nèi)氣壓值、室內(nèi)氣體參數(shù)值以及室內(nèi)溫度參數(shù)值。

207、通過所述地面室外氣壓值、所述室內(nèi)氣壓值、所述室內(nèi)氣體參數(shù)值、所述室內(nèi)溫度參數(shù)值以及高度解算公式計算定位移動終端所在樓層。

對于本發(fā)明實施例，步驟206-207，用于迅速地準確定位移動終端所在樓層，可以采用以下方法,該方法包括:

移動終端上安裝有氣壓傳感器、溫度傳感器和氣體傳感器。移動終端在地面通過氣壓傳感器測量室外氣壓值為Pa；當移動終端運動到室內(nèi)通過氣壓傳感器測量室內(nèi)氣壓值為Pa0，通過溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度為t_m攝氏度；移動終端接收室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點信息包含的定位信號，是由定位系統(tǒng)自身設(shè)置的室外基站發(fā)出的，室外參考基站的初始高度為h₀米。那么，采用如下高度解算公式7計算出移動終端與室外地面的高度差h米，根據(jù)每一層樓的高度，迅速判斷移動終端所在樓層。那么，采用的高度解算公式7為：

其中，ln是求對數(shù)數(shù)學符號；數(shù)值29.29是干燥氣體常數(shù)Rg(Rg＝287.05J/(kg*K))除以重力加速度g(g＝9.8m/s²)得出的；t_m℃需要轉(zhuǎn)化為絕對溫度值；其中，參數(shù)273.15℃及數(shù)值29.29屬于物理常量。

208、輸出所述移動終端的移動坐標、所述移動終端所在樓層、所述地面室外氣壓值、所述室內(nèi)氣壓值、所述室內(nèi)氣體參數(shù)值以及所述室內(nèi)溫度參數(shù)值。

為了實時監(jiān)測移動終端所處室內(nèi)作業(yè)情況，需要輸出所述移動終端的移動坐標、所述地面室外氣壓值、所述室內(nèi)氣壓值、所述室內(nèi)氣體參數(shù)值以及所述室內(nèi)溫度參數(shù)值。

本發(fā)明實施例基于室內(nèi)定位技術(shù)和慣導技術(shù)融合，采用多傳感器輔助工作，不僅可以監(jiān)測移動終端在室內(nèi)環(huán)境的運動軌跡，并且可以達到準確定位移動終端的移動坐標。具體地，對于本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)定位方法的工作流程進行描述，其中二維空間室內(nèi)定位工作流程如圖4所示，包括：首先，移動終端在室內(nèi)任意選取較接近的兩點P和Q，接收室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點信息；移動終端在所述P和Q兩點間移動，獲取所述增補節(jié)點數(shù)目≥3個，否則，移動終端需要重新選取較接近的兩點P和Q；若滿足移動終端在所述P和Q兩點間移動，獲取所述增補節(jié)點數(shù)目≥3個，需要判斷移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節(jié)點的到達時間差是否滿足預(yù)定到達時間差的有效性；若滿足，則所述移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節(jié)點的到達時間是有效的，可以采用TDOA定位方法解算出移動終端的初始定位點坐標，并保存坐標信息；若不滿足，則所述移動終端在所述P和Q兩點接收所述增補節(jié)點的到達時間差是無效的，將移動終端移動至最近的室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點的正下方，接收所述增補節(jié)點信息，以所述增補節(jié)點的定位坐標確定為移動終端的初始定位點坐標；根據(jù)移動終端的初始定位點確定移動終端在室內(nèi)移動軌跡的移動坐標，可以采用慣導技術(shù)的方法實現(xiàn)，通過慣導解算出移動終端的移動坐標；對于所述移動終端的移動坐標，需要判斷所述移動終端與所述增補節(jié)點的到達時間差值增量是否滿足預(yù)定慣導漂移判斷公式，用于確定是否存在慣導漂移現(xiàn)象；若滿足，則存在慣導漂移現(xiàn)象，需要對所述慣導解算出移動終端的移動坐標進行矯正；若不滿足，則不存在慣導漂移現(xiàn)象，所述基于慣導技術(shù)解算出移動終端的移動坐標確定為移動終端的移動坐標；為防止累積的慣導漂移現(xiàn)象，將慣導數(shù)據(jù)清零，將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新移動終端移動坐標，以此種方式進行迭代循環(huán)運算，定位移動終端的移動坐標，能夠有效提高定位精度。對移動終端所在樓層高度的室內(nèi)定位工作流程如圖5所示，可以采用高度解算的方法實現(xiàn)，該工作流程包括：首先，移動終端通過氣壓傳感器裝置測量地面位置氣壓值，并保存數(shù)據(jù)；當移動終端進入室內(nèi)作業(yè)時，通過氣壓傳感器裝置測量室內(nèi)氣壓值，通過氣體傳感器裝置測量室內(nèi)氣壓值，通過溫度傳感器測量室內(nèi)氣體參數(shù)值，并保存數(shù)據(jù)；根據(jù)本發(fā)明實施例提供的室內(nèi)定位方法中的高度解算公式，計算得出當前室內(nèi)高度與地面高度差值，根據(jù)每一層樓層高度值，確定移動終端所在樓層。

本發(fā)明實施例的另一種室內(nèi)定位方法，采用在室內(nèi)預(yù)先布局少量增補節(jié)點的方式實現(xiàn)的室內(nèi)定位技術(shù)方法與慣導技術(shù)方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設(shè)置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術(shù)定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現(xiàn)象對定位所述移動終端的移動坐標的準確精度的不良影響。此外，為了防止慣導漂移現(xiàn)象對移動終端的移動坐標定位準確性產(chǎn)生不良影響，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現(xiàn)象的影響，并對慣導漂移現(xiàn)象進行矯正。為了迅速地準確定位移動終端所在樓層，具體是采用高度解算公式實現(xiàn)的，并且輸出移動終端的移動坐標、移動終端所在樓層、地面室外氣壓值、室內(nèi)氣壓值、室內(nèi)氣體參數(shù)值、室內(nèi)溫度參數(shù)值，用于實時監(jiān)測移動終端所處室內(nèi)作業(yè)情況。綜上所述，本發(fā)明實施例不僅保證準確定位移動終端的準確性，提高室內(nèi)定位的工作效率，同時也降低了定位成本。

本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位的裝置，如圖3所示，該裝置包括：獲取單元31、確定單元32、設(shè)置單元33、矯正單元34、接收單元35、計算單元36和顯示單元37。

獲取單元31，用于移動終端獲取室內(nèi)預(yù)設(shè)置的增補節(jié)點信息；其中，所述室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點是預(yù)先在室內(nèi)環(huán)境布局少量增補節(jié)點，數(shù)目為至少3個，用于接收定位系統(tǒng)發(fā)出的定位信號；其中，所述獲取單元31用于移動終端獲取所述室內(nèi)預(yù)設(shè)置增補節(jié)點信息，接收所述增補節(jié)點轉(zhuǎn)換的定位信號。

確定單元32，用于根據(jù)所述增補節(jié)點信息確定所述移動終端的初始定位點坐標。

為了實時監(jiān)測移動終端的移動軌跡，獲得移動終端的實時移動信息，那么，所述獲取單元31，還用于獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息；其中，所述獲取單元31還用于獲取基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息，是在無信標環(huán)境下使用IMU感知移動終端在移動過程中的加速度、角速度、磁力和壓力等數(shù)據(jù)；利用所述慣性測量單元感知的數(shù)據(jù)進行步長與方向的推算，獲得所述移動終端的實時移動信息，包括：移動終端移動距離、移動角度。

在基于室內(nèi)定位技術(shù)獲得初始定位點及基于慣導技術(shù)獲得移動終端的實時移動信息之后，那么，所述確定單元32，還用于根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標。

設(shè)置單元33，用于將移動終端移動坐標設(shè)置為新的初始定位點坐標，并以所述新的初始定位點坐標為起點繼續(xù)進行所述移動終端室內(nèi)定位，定位新的移動終端移動坐標。

矯正單元34，用于判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現(xiàn)象的影響；若受到影響，那么，則需要對移動終端的移動坐標點進行矯正。

接收單元35，用于所述移動終端接收地面室外氣壓值、室內(nèi)氣壓值、室內(nèi)氣體參數(shù)值以及室內(nèi)溫度參數(shù)值。

計算單元36，用于通過所述地面室外氣壓值、所述室內(nèi)氣壓值、所述室內(nèi)氣體參數(shù)值、所述室內(nèi)溫度參數(shù)值以及高度解算公式計算出所述移動終端與室外地面高度差值，從而確定移動終端所在樓層。

顯示單元37，用于輸出所述移動終端的移動坐標、所述移動終端所在樓層、所述地面室外氣壓值、所述室內(nèi)氣壓值、所述室內(nèi)氣體參數(shù)值以及所述室內(nèi)溫度參數(shù)值。

對于本發(fā)明的實施例，為了使用到達時間差定位方法解算移動終端的初始定位點的坐標，需要判斷使用的到達時間差數(shù)據(jù)是有效的，那么，所述確定單元32，包括：選取模塊3201、判斷模塊3202和確定模塊3203。

選取模塊3201，用于所述移動終端選取所述室內(nèi)任意較接近的兩點。

判斷模塊3202，用于判斷所述兩點接收的增補節(jié)點信息的到達時間差值，是否滿足預(yù)定到達時間差的有效性。

確定模塊3203，用于若滿足預(yù)定到達時間差的有效性，則根據(jù)到達時間差定位方法對所述增補節(jié)點信息達到所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的初始定位點坐標。

所述確定模塊3203，用于若不滿足預(yù)定到達時間差的有效性，則將所述移動終端在所述增補節(jié)點的正下方的坐標確定為所述移動終端的初始定位點坐標。

對于本發(fā)明的實施例，為了根據(jù)所述初始定位點坐標和所述實時移動信息確定所述移動終端的移動坐標，那么所述確定單元32，還包括：角度確定模塊3204、距離確定模塊3205和坐標確定模塊3206。

角度確定模塊3204，用于根據(jù)所述運動角度確定所述移動終端的移動方向。

距離確定模塊3205，用于根據(jù)所述運動步長和運動步數(shù)確定所述移動終端的移動距離。

坐標確定模塊3206，用于基于所述移動方向、移動距離以及所述初始定位點坐標確定所述移動終端的移動坐標。

對于本發(fā)明的實施例，根據(jù)移動終端的初始定位點作為起始點，采用慣導技術(shù)定位移動終端的移動坐標點的過程中，可能會產(chǎn)生慣導漂移現(xiàn)象，那么會導致移動終端的移動定位點不準確的情況。所以，為了防止這種定位不準確的情況發(fā)生，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現(xiàn)象的影響，若受到影響，那么，則需要對移動終端的移動坐標點進行矯正。所述矯正單元34，包括：獲取模塊3401、篩選模塊3402、確定模塊3403和矯正模塊3404。

獲取模塊3401，用于獲取移動終端運動方向與任意兩個所述增補節(jié)點連線的夾角。

篩選模塊3402，用于篩選出所述夾角中最小的角度。

確定模塊3403，用于根據(jù)所述最小的角度，確定所述移動終端與所述增補節(jié)點的到達時間差值增量是否滿足預(yù)定慣導漂移判斷公式。

所述確定模塊3403，還用于若確定滿足預(yù)定慣導漂移判斷公式，則確定所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息存在慣導漂移。

所述確定模塊3403，還用于若確定不滿足預(yù)定慣導漂移判斷公式，則確定所述基于慣導技術(shù)輸出的所述移動終端的實時移動信息不存在慣導漂移。

矯正模塊3404，用于通過所述根據(jù)到達時間差定位方法對所述增補節(jié)點信息到達所述兩點的時間差值進行解算確定所述移動終端的移動定位坐標，根據(jù)所述確定模塊確定的所述移動終端的移動定位坐標矯正所述移動終端的移動坐標。

需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的一種室內(nèi)定位裝置所涉及各功能單元和模塊的其他相應(yīng)描述，可以參考圖2所示方法的對應(yīng)描述，在此不再贅述，但應(yīng)當明確，本實施例中的裝置能夠?qū)?yīng)實現(xiàn)前述方法實施例中的全部內(nèi)容。

本發(fā)明實施例基于室內(nèi)定位技術(shù)和慣導技術(shù)融合，采用多傳感器輔助工作，不僅可以監(jiān)測移動終端在室內(nèi)環(huán)境的運動軌跡，并且可以達到準確定位移動終端的移動坐標。具體地，對于移動終端系統(tǒng)的工作原理進行描述如圖6所示，其中，移動終端系統(tǒng)包括：氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置、慣性導航裝置、定位信號接收裝置、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)、ARM處理器(Advanced RISC Machines，ARM)解算裝置，藍牙裝置和顯示裝置。具體地描述，氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置、慣性導航裝置和定位信號接收裝置通過I2C總線(Inter－Integrated Circuit，I2C)配置方式與FPGA通信；FPGA通過自身的NiosⅡ軟核開發(fā)完成對氣體傳感器裝置、氣壓傳感器裝置、溫度傳感器裝置和慣性導航裝置的驅(qū)動配置及定位信號接收裝置射頻接收設(shè)置，利用FPGA的邏輯電路來完成對定位信號的捕獲、跟蹤和對其他多種傳感器裝置及慣性導航裝置采集數(shù)據(jù)的傳輸，最后輸出偽距、載波環(huán)和碼環(huán)等信息；ARM處理器解算裝置與FPGA通過并行總線連接，ARM處理器解算裝置主要完成定位信號的碼環(huán)同步、捕獲判斷和濾波，然后對采集到的其他傳感器裝置和慣性導航裝置的數(shù)據(jù)信息進行解算；最后對所有的有效數(shù)據(jù)進行重新組幀，通過藍牙裝置的透明傳輸協(xié)議傳送給顯示裝置；顯示裝置顯示出移動終端的定位信息，包括：移動終端的坐標、移動終端所在室內(nèi)位置和移動終端所在樓層等信息。

本發(fā)明實施例的一種室內(nèi)定位裝置，包括：獲取單元、確定單元、矯正單元、設(shè)置單元、接收單元、計算單元和顯示單元。采用在室內(nèi)預(yù)先布局少量增補節(jié)點的方式實現(xiàn)的室內(nèi)定位技術(shù)方法與慣導技術(shù)方法融合，可以對移動終端的移動軌跡進行跟蹤，準確定位移動終端的移動坐標，同時將所述移動坐標點設(shè)置為新的初始定位坐標點，再次進行基于慣導技術(shù)定位新的移動坐標點，用于降低累積的慣導漂移現(xiàn)象對定位所述移動終端的移動坐標的準確精度的不良影響。此外，為了防止慣導漂移現(xiàn)象對移動終端的移動坐標定位準確性產(chǎn)生影響，需要判斷移動終端在移動軌跡中是否受到慣導漂移現(xiàn)象的影響，并對慣導漂移現(xiàn)象進行矯正。為了迅速地準確定位移動終端所在樓層，具體是采用高度解算公式實現(xiàn)的；同時，輸出移動終端的移動坐標、移動終端所在樓層、地面室外氣壓值、室內(nèi)氣壓值、室內(nèi)氣體參數(shù)值以及室內(nèi)溫度參數(shù)值，用于實時監(jiān)測移動終端所處室內(nèi)作業(yè)情況。綜上所述，本發(fā)明實施例不僅保證準確定位移動終端的準確性，提高室內(nèi)定位的工作效率，同時也降低了定位成本。

通過以上的實施方式的描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的通用硬件的方式來實現(xiàn)，當然也可以通過硬件，但很多情況下前者是更佳的實施方式?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機軟件產(chǎn)品存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，如計算機的軟盤，硬盤或光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。