一種傳感器輔助的終端組合定位方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種傳感器輔助的終端組合定位方法及裝置，屬于空間定位【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法通過WLAN、WSN、GPS無線定位和衛(wèi)星定位技術(shù)獲得定位坐標(biāo)，利用加速度計(jì)對(duì)待定位人員在本次定位和上次定位時(shí)間差之間的行走步數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)預(yù)估步長(zhǎng)計(jì)算待定位人員的移動(dòng)速度；通過濾波算法對(duì)本次定位結(jié)果進(jìn)行濾波，得到本次定位的精確坐標(biāo)和在各方向上的移動(dòng)速度，將移動(dòng)速度與上述定位技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)下一次定位。本發(fā)明所述方法在不增加硬件設(shè)施的情況下將定位精度由5～10m提升至3～5m，進(jìn)而可大幅提升室內(nèi)外無縫位置服務(wù)質(zhì)量，擴(kuò)展位置服務(wù)新業(yè)務(wù)，在公共安全、應(yīng)急救援、生產(chǎn)安全、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，取得重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】一種傳感器輔助的終端組合定位方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間定位【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種傳感器輔助的終端組合定位方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人們所使用的信息中有80%以上與“位置”有關(guān)。隨著移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，位置服務(wù)(LocationBasedSevers, LBS)技術(shù)和市場(chǎng)將得到飛速的發(fā)展。隨著LBS的蓬勃發(fā)展與大型建筑的日益增多，人們對(duì)室內(nèi)外無縫位置服務(wù)的需求不斷增加，公共安全、應(yīng)急救援、反恐防恐、生產(chǎn)安全、物聯(lián)網(wǎng)、特殊人群關(guān)愛、智慧城市等領(lǐng)域也都需要使用準(zhǔn)確的位置信息。
[0003]GPS、北斗等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室外定位，但無法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)覆蓋，近年來對(duì)于普適計(jì)算和分布式通信技術(shù)的深入研究，使得室內(nèi)無線通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)入了飛速發(fā)展階段，進(jìn)而衍生出 了基于 WLAN (WirelessLocalAreaNetworks,無線局域網(wǎng))、Bluetooth (藍(lán)牙)、WSN (wirelesssensornetwork,無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的室內(nèi)定位技術(shù),是位置服務(wù)由室外服務(wù)進(jìn)入室內(nèi)外無縫服務(wù)的新階段，其中，由于WLAN在手機(jī)及其它智能電子設(shè)備應(yīng)用上的普及，基于WLAN的定位技術(shù)最為普及。
[0004]目前，基于WLAN、WSN等網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)定位技術(shù)重點(diǎn)場(chǎng)所可達(dá)2?3m，但投入成本與耗費(fèi)時(shí)間均較大，大多數(shù)商用情況下的精度一般為5?IOm,在室外定位方面,GPS等定位技術(shù)的手機(jī)民用精度在城市環(huán)境中一般也為5?10m。如何能利用現(xiàn)有手機(jī)、智能終端的硬件設(shè)施，進(jìn)一步提升WLAN、WSN、GPS等系統(tǒng)的定位精度是位置服務(wù)廠商不斷追求的目標(biāo)。目前智能手機(jī)、智能終端等都具備加速度計(jì)、電子羅盤等傳感器，由于行人每運(yùn)動(dòng)一步均會(huì)產(chǎn)生明顯的加速度變化，通過加速度計(jì)可對(duì)人員的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)步，通過電子羅盤則可可到人員運(yùn)行的方向，兩者相結(jié)合則可求得人員的運(yùn)動(dòng)信息，從而采用常規(guī)的卡爾曼等濾波技術(shù)，將WLAN.WSN.GPS等系統(tǒng)得到的位置信息與傳感器得到的速度信息共同進(jìn)行濾波，實(shí)現(xiàn)組合定位，提聞定位精度。
[0005]但是，目前很多手機(jī)的電子羅盤指向并不準(zhǔn)確，誤差達(dá)40°以上，且有時(shí)人的運(yùn)動(dòng)方向與電子羅盤指向并不一致(如倒拿手機(jī)，后退行走等)。上述情況將導(dǎo)致行人運(yùn)動(dòng)方向判斷出現(xiàn)較大錯(cuò)誤，此時(shí)，采用傳統(tǒng)方法的傳感器輔助定位不但不能提升定位精度，甚至反而可導(dǎo)致定位精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種傳感器輔助的終端組合定位方法及裝置，該方法利用手機(jī)或其它智能終端中的加速度計(jì)與電子羅盤測(cè)量人員的行走步數(shù)及方向變化情況，在人員運(yùn)動(dòng)方向無法精確確定的情況下將傳感器得到的不完整速度信息(只有速度大小，缺少速度方向)與無線/衛(wèi)星定位技術(shù)組合，提高定位精度。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:[0008]一種傳感器輔助的終端組合定位方法，通過WLAN、WSN、GPS無線定位和衛(wèi)星定位技術(shù)獲得定位坐標(biāo)，利用加速度計(jì)對(duì)待定位人員在本次定位和上次定位時(shí)間差之間的行走步數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)預(yù)估步長(zhǎng)計(jì)算待定位人員的移動(dòng)速度；通過濾波算法對(duì)本次定位結(jié)果進(jìn)行濾波，得到本次定位的精確坐標(biāo)和在各方向上的移動(dòng)速度，將移動(dòng)速度與上述定位技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)下一次定位。
[0009]進(jìn)一步，所述濾波算法采用卡爾曼濾波，待定位人員通過定位技術(shù)獲得第k次定位的坐標(biāo)(xk,，yk,)，利用加速度計(jì)測(cè)量第k次定位與第k-ι次定位期間的行走步數(shù)Nk，獲得當(dāng)前人員的速度大小IvkI = Nk.11ZT,其中Ik為預(yù)估的人員步長(zhǎng)，T為兩次定位的間隔時(shí)間；將(Xk' , yk/ )作為定位結(jié)果進(jìn)行卡爾曼濾波，濾波之后得到結(jié)果(xk, yk, vxk, vyk)，其中xk, yk, vxk, vyk分別為最終得到第k次定位的x坐標(biāo)，y坐標(biāo)，x方向運(yùn)動(dòng)速度大小，y方向運(yùn)動(dòng)速度大小；在進(jìn)行下一次卡爾曼濾波的迭代過程之前，對(duì)vxk，vyk進(jìn)行修正如下:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器輔助的終端組合定位方法，通過WLAN、WSN、GPS無線定位和衛(wèi)星定位技術(shù)獲得定位坐標(biāo)，其特征在于:利用加速度計(jì)對(duì)待定位人員在本次定位和上次定位時(shí)間差之間的行走步數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并根據(jù)預(yù)估步長(zhǎng)計(jì)算待定位人員的移動(dòng)速度；通過濾波算法對(duì)本次定位結(jié)果進(jìn)行濾波，得到本次定位的精確坐標(biāo)和在各方向上的移動(dòng)速度，將移動(dòng)速度與上述定位技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)下一次定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:所述濾波算法采用卡爾曼濾波，待定位人員通過定位技術(shù)獲得第k次定位的坐標(biāo)(xk,，yk')，利用加速度計(jì)測(cè)量第k次定位與第k-Ι次定位期間的行走步數(shù)Nk，獲得當(dāng)前人員的速度大小vk| = Nk.lk/T，其中Ik為預(yù)估的人員步長(zhǎng)，T為兩次定位的間隔時(shí)間；將(V，yk')作為定位結(jié)果進(jìn)行卡爾曼濾波，濾波之后得到結(jié)果(xk, yk, vxk, vyk)，其中xk，yk，vxk, vyk分別為最終得到第k次定位的X坐標(biāo)，y坐標(biāo)，X方向運(yùn)動(dòng)速度大小，y方向運(yùn)動(dòng)速度大小；在進(jìn)行下一次卡爾曼濾波的迭代過程之前，對(duì)vxk，vyk進(jìn)行修正如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:當(dāng)人員運(yùn)動(dòng)方向保持穩(wěn)定時(shí)，利用當(dāng)前定位結(jié)果(xk，yk)與第N-1次前的定位結(jié)果(xk_N+1，yk_N+1)的連線的方向計(jì)算人員運(yùn)動(dòng)的速度方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:所述人員運(yùn)動(dòng)方向保持穩(wěn)定的條件為:當(dāng)連續(xù)N次定位中電子羅盤測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差小于預(yù)設(shè)門限delt時(shí)即認(rèn)為運(yùn)動(dòng)方向保持穩(wěn)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:根據(jù)獲取的速度方向和速度大小，將速度量分解到x，y軸，得到測(cè)量值VX1/，vyk'，與無線、衛(wèi)星定位技術(shù)獲得第k次定位的坐標(biāo)(xk,，yk')共同作為輸入量，進(jìn)行卡爾曼濾波計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向保持穩(wěn)定時(shí)，利用當(dāng)前定位結(jié)果(xk，yk)、第N-1次前的定位結(jié)果(xk_N+1, yk_N+1)、兩次定位之間的累計(jì)步行數(shù)八隊(duì),+1_,，調(diào)整預(yù)估步長(zhǎng)11;為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種傳感器輔助的終端組合定位方法，其特征在于:當(dāng)連續(xù)M次定位中電子羅盤測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差大于預(yù)設(shè)門限delt2時(shí)，認(rèn)為人員運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生變化，此時(shí)需重新計(jì)算速度方向及其分量實(shí)現(xiàn)定位。
8.一種運(yùn)用權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述傳感器輔助的終端組合定位方法的裝置。
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK103471586SQ201310431932
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】余彥培, 劉曙光, 劉軍 申請(qǐng)人:重慶綠色智能技術(shù)研究院