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

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

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


【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，提供一種基于移動智能終端的室內(nèi)定位方法，通過移動智能終端中的方向傳感器獲取行人的實際行走軌跡，具有定位精準、成本低和實用性強的優(yōu)點。
[0007]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于移動智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]Kl)、根據(jù)移動智能終端中的三軸加速度傳感器獲取人行走時產(chǎn)生的三軸加速度值，再利用特征匹配的計步算法，檢測出人行走的步伐，并記錄該步伐的時間戳；
[0009]K2)、根據(jù)移動智能終端中的方向傳感器獲取檢測到人行走步伐時的方向；
[0010]K3)、根據(jù)檢測到人行走相鄰步伐的時間戳的差值，計算人行走時的步頻，再根據(jù)人行走時的步頻和身聞的關(guān)系表，估算人行走時的步長；
[0011]K4)、根據(jù)人行走時的步長以及人行走的方向，計算出人行走后的實際位置的坐標變化值，從而定位到人的實時行走軌跡。
[0012]其中，利用特征匹配的計步算法檢測人行走的步伐和對應時間戳的方法為:
[0013]K2.1)、將移動智能終端中的三軸加速度傳感器獲得的人行走時產(chǎn)生的三軸加速度以及每個讀數(shù)對應的時間戳，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]對應的時間戳:Ta= It1, t2,..., tj ；
[0018]Κ2.2)、比較Ax、Ay、Az的絕對值的和，即

【權(quán)利要求】
1.一種基于移動智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、根據(jù)移動智能終端中的三軸加速度傳感器獲取人行走時產(chǎn)生的三軸加速度值，再利用特征匹配的計步算法，檢測出人行走的步伐，并記錄該步伐的時間戳； (2)、根據(jù)移動智能終端中的方向傳感器獲取檢測到人行走步伐時的方向； (3)、根據(jù)檢測到人行走相鄰步伐的時間戳的差值，計算人行走時的步頻，再根據(jù)人行走時的步頻和身聞的關(guān)系表，估算人行走時的步長； (4)、根據(jù)人行走時的步長以及人行走的方向，計算出人行走后的實際位置的坐標變化值，從而定位到人的實時行走軌跡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動智能終端的室內(nèi)定位方法，其特征在于，所述的利用特征匹配的計步算法檢測人行走的步伐和對應時間戳的方法為: 2.1)、將移動智能終端中的三軸加速度傳感器獲得的人行走時產(chǎn)生的三軸加速度以及每個讀數(shù)對應的時間戳，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 , 對應的時間戳:Ta = It1, t2，…，tn}； 2.2)、比較Ax、Ay、Az的絕對值的和，即、
，找出絕對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應的時間戳分別記為氣和隊，Ma = Ima1, ma2,..., maj , Mt = Imt1,mt2,..., mtj ,其中，k為滿足條件ap > 且ap > ap+1的個數(shù)； 2.4)、將Ma中每三個相鄰的值記為一組，即Imaj+ ma」，maJ+1}，以及該組值對應的時間戳記為:{mtj-pmtj’mtj+J ,其中，j = {2,3,;當 Imaj.-!, ma, maj+1}和{mtj—p mt, mtj+1}滿足人行走時軸加速度的變化特征:ma」> ma^且Hiaj > maJ+1且mtj+fmtjH < 0.5秒時,則判定行人走了一步，對應的時間戳記為Hitjtj
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于移動智能終端的室內(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智能終端中的方向傳感器的讀數(shù)以及每個讀數(shù)對應的時間戳，分別記作: 方向山=^，^…，DJ ;每個方向值對應的時間戳:Td= {V 1;t' 2，…，t' J ；其中，所有方向值的取值范圍為0°~359°，且延逆時針方向增大，當計算過程中出現(xiàn)超出該范圍的方向值時，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 D > 360° 時，則 D = D-360。； 當 D < 0° 時，則 D = D+360。； 3.2)、在Td中找出與步驟2.4)中所述的Hitj時刻最接近的時間戳，記作t' g，其中，I ^ g ^ h ； 3.3)、在D中找出與t' g對應的方向值，記作Dg，其中，I≤g≤h ; 3.4)、通過對Dg進行校正，獲取到人在行走步伐時的方向；. 3.4.1)、在進行定位導航之前，針對不同的環(huán)境、地域，記錄移動智能終端分別朝向正東、正南、正西、正北四個方向時方向傳感器的讀數(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)、在進行定位時，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Dg位于正東與正北之間，則D' = Dg*90/Den-De ； 當Dg位于正南與正東之間，則D' = 90+(Dg-Den) *90/Dse-De ； 當Dg位于正西與正南之間，則IV = 180+(Dg-Dse-Den) *90/Dws-De ； 當 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，定位人行走時的實際軌跡的方法為: . 5.1)、當行人走的第N步時，其中N為正整數(shù)，根據(jù)步驟⑴可以獲取到第N步的時間戳與第N-1步的時間戳的差值，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，計算出人行走時第N步的步長,記作Ln ； . 5.3)、根據(jù)第N-1步的坐標,再結(jié)合第N步的步長Ln和方向D' N,可以計算出第N步的坐標，若第N-1步坐標為(XN_1; YnJ，則第N步的坐標(XN，Yn)為:
進一步，若人行走的起點坐標為(X。，Y。)，則第N步的坐標(XN, Yn)為:
其中，Lk為第k步的步長，N k為第k步的方向，k = {1，2，3，…，N}，根據(jù)坐標值的變換量定位到人的實時行走軌跡。
【文檔編號】G01C21/16GK104197935SQ201410450119
【公開日】2014年12月10日 申請日期: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 申請人:成都旗客科技有限公司