CN102721425B - 一种导航***中修正航向的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于导航***中修正航向的方法和装置。所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述方法包括：获取惯性导航***的使用时间，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值；若是，则启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正，本申请可以使惯性导航设备的导航精度在满足要求的范围内。

Description

一种导航***中修正航向的方法及装置

技术领域

本申请涉及导航***，特别是涉及一种导航***中修正航向的方法和装置。

背景技术

现今的行人导航***大多是基于全球卫星导航***(如GPS，G1obalPositioning System，全球定位***)对行人的位置进行确定的，匹配地图导航可以提高地位的精度。

卫星导航***的缺点在于，行人在城市行走时，卫星信号容易受到建筑物的遮挡，以及多路径的干扰，会使其不能定位或影响定位精度，特别是在一些特殊环境中时，GPS信号在某些区域时，GPS卫星信号会变得不稳定。此时就需要采用惯性导航设备来弥补卫星导航***的不足。惯性导航设备在确定行人的航向时，是通过对陀螺的积分来确定。这种方式航向的误差会随着时间的积累而变大，因此需要通过其他手段来修正航向，以满足行人导航定位精度的要求。

以上现有技术中存在的问题是，磁航向计是非常常用的用于辅助惯性导航设备进行航向修正的设备，但是在一些装有大型机械设备的工厂中，磁航向计容易受到干扰。

因此，目前需要本领域技术人员解决的一个技术问题就是，提供一种导航***中修正航向的方法，使惯性导航设备的导航精度在满足要求的范围内。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种导航***中修正航向的方法，使惯性导航设备的导航精度在满足要求的范围内。

本申请还提供了一种导航***中修正航向的装置，用以保证上述方法在实际中的应用及实现。

为了解决上述问题，本申请公开了一种用于导航***中修正航向的方法，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述方法包括：

获取惯性导航***的使用时间，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值；

若是，则启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；

依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

优选的，所述行人与参照物相对位置信息为行人航向与参照物的夹角，所述行人航向与拍摄视线方向一致。

优选的，所述依据相对位置信息对当前航向角进行修正的步骤包括：

由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

优选的，所述行人航向与参照物的夹角有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述依据相对位置信息对当前航向角进行修正的步骤还包括：

去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

优选的，所述导航***还包括全球卫星导航***GPS，所述参照物为工厂的标志性物体。

优选的，所述方法重复执行，所述使用时间从上一次修正之后开始累积；

在启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片之后，所述方法还包括：

判断所述图片中是否包含参照物，若否，则生成重新拍摄的提示信息，并重新拍摄图片。

本申请还提供了一种用于导航***中修正航向的装置，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述装置包括：

数据获取模块，用于获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行图片获取模块；

图片获取模块，用于启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

图片解析模块，用于解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；

修正模块，用于依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

优选的，所述行人与参照物相对位置信息为行人航向与参照物的夹角，所述行人航向与拍摄视线方向一致。

优选的，所述修正模块包括：

参考值生成子模块，用于由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

修正值生成子模块，用于将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

优选的，所述行人航向与参照物的夹角有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述修正模块还包括：

参考值去除子模块，用于去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

优选的，所述导航***还包括全球卫星导航***GPS，所述参照物为工厂的标志性物体。

优选的，所述装置的各个模块重复执行，所述使用时间从上一次修正之后开始累积；

在所述图片获取模块之后，所述装置还包括：

图片判断模块，用于判断所述图片中是否包含参照物，若否，则执行提示信息生成模块和图片获取模块，若是，则执行图片解析模块；

提示信息生成模块，用于生成重新拍摄的提示信息。

与现有技术相比，本申请具有以下优点：

本申请在导航***中安装图像获取设备，在惯性导航***使用到预设时间时，拍摄包含有参照物的图片，依据图片获得的行人与参照物的相对位置信息，计算出行人航向角，并以此对导航***获得的航向角进行修正，使惯性导航设备的导航精度在满足要求的范围内。本申请所述方法简单，即使在装有机械设备的工厂中也不会受到干扰。

附图说明

图1是本申请的一种导航***中修正航向的方法实施例1的流程图；

图2是本申请的一种导航***中修正航向的方法实施例2的流程图；

图3是本申请的一种导航***中修正航向的装置实施例1的结构框图；

图4是本申请的一种导航***中修正航向的装置实施例2的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参考图1，示出了本申请的一种用于导航***中修正航向的方法实施例1的流程图，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述方法具体可以包括以下步骤：

步骤101、获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行步骤102。

惯性导航***的误差随着时间的累积线性增长，因此，当惯性导航***使用时间到达预设阀值时，需要对其输出结果进行误差修正。具体的，可以在惯性导航***开始使用时开始计时，到达一定的时间就对当前的航向角进行修正。

在具体的实现中，所述导航***还可以包括全球卫星导航***GPS。GPS***输入的航向信息，与惯性导航***输出的航向信息，通过卡尔曼滤波算法进行融合，得出组合后航向信息，即导航***输出的行人当前航向角的原始值。

在具体的实现中，所述方法可以重复执行，即在一次修正之后，从上一次修正之后开始累积惯性导航***使用时间，等待下一次的修正。

步骤102、启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片。

本申请是依据参照物来修正行人当前的航向角，参照物具备自己的走向。在工厂的环境中，所述参照物可以为工厂的标志性物体，所有标志性物体的走向可以预存在服务器中。

为了方便行人拍摄图片，在实际中，可以将图像获取设备，如摄像头固定在工厂工作人员的帽子上。

步骤103、解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息。

本申请中，所述行人与参照物相对位置信息可以为行人航向与参照物的夹角，解析图片可以获知拍摄视线和参照物走向之间的夹角，由于所述行人航向可以与拍摄视线方向一致，因此，可以得出行人航向与参照物走向之间的夹角。

在具体的实现中，行人航向可以与拍摄视线方向成固定的角度，然后可以依据拍摄视线方向和参照物的夹角，以及拍摄视线方向与行人航向的夹角，获得行人航向与参照物之间的夹角。

步骤104、依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

在本申请的一种优选实施例中，所述步骤104可以包括：

子步骤S11、由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

子步骤S12、将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

依据行人航向与参照物之间的夹角，以及参照物的走向，可以获知行人当前的行驶方向的参考值，即当前航向角的参考值。

在具体的实现中，由于参照物的走向只有一个值，例如，东偏南30度角，在拍摄图片中，行人航向与参照物的夹角会有两个，一个是与参照物正向的夹角，一个是与参照物逆向的夹角，这两个角也可能相等，因此，所述行人航向与参照物的夹角有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述步骤104可以还包括：

子步骤S13、去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

例如，某工厂标志性物体的走向为45度，当惯性导航***使用时间超过15min时，启动摄像头拍摄一张图片，解析图片可知行人航向与参照物的夹角为0度和180度，由此可知航向角的参考值45度或225度，此时惯性导航***输出的行人当前航向角的原始值为30度，因此，可以舍弃与原始值差别较大的225度。将参考值和原始值进行加权平均可得到航向角的修正值为43度。

参考图2，示出了本申请的一种用于导航***中修正航向的方法实施例2的流程图，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述方法具体可以包括以下步骤：

步骤201、获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行步骤202；

步骤202、启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

步骤203、判断所述图片中是否包含参照物，若否，则执行步骤204和202，若是，则执行步骤205。

步骤204、生成重新拍摄的提示信息。

在具体的实现中，行人在行走时，可能会存在拍摄不到参照物的角度，例如，在工厂中，参照物为东西走向，行人背对着参照物由北往南行走，与参照物夹角为90度，此时拍摄到的图片中就没有参照物。或者，行人拍摄图片时，摄像头正对着太阳，图片中同样无法拍摄到参照物。

因此，拍摄后需要判断图片中是否包含参照物，若没有，则需要重新进行拍摄，可以生成重新拍摄的提示信息，提示行人此处无法拍摄到参照物，行人可以依据此信息稍微偏转航向，并且重新获取图片。

步骤205、解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；

步骤206、依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

综上所述，本申请在导航***中安装图像获取设备，在惯性导航***使用到预设时间时，拍摄包含有参照物的图片，依据图片获得的行人与参照物的相对位置信息，计算出行人航向角，并以此对导航***获得的航向角进行修正，使惯性导航设备的导航精度在满足要求的范围内。本申请所述方法简单，即使在装有机械设备的工厂中也不会受到干扰。

对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

参考图3，示出了本申请的一种用于导航***中修正航向的装置实施例1的结构框图，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述装置具体可以包括以下模块：

数据获取模块301，用于获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行模块302；

图片获取模块302，用于启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

图片解析模块303，用于解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；

修正模块304，用于依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

在本申请的一种优选实施例中，所述行人与参照物相对位置信息可以为行人航向与参照物的夹角，所述行人航向可以与拍摄视线方向一致。

在本申请的一种优选实施例中，所述修正模块可以包括：

参考值生成子模块，用于由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

修正值生成子模块，用于将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

在本申请的一种优选实施例中，所述行人航向与参照物的夹角可以有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述修正模块还可以包括：

参考值去除子模块，用于去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

在本申请的一种优选实施例中，所述导航***还可以包括全球卫星导航***GPS，所述参照物可以为工厂的标志性物体。

在本申请的一种优选实施例中，所述装置的各个模块可以重复执行，所述使用时间可以从上一次修正之后开始累积。

参考图4，示出了本申请的一种用于导航***中修正航向的装置实施例2的结构框图，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述装置具体可以包括以下模块：

数据获取模块401，用于获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行模块402；

图片获取模块402，用于启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

图片判断模块403，用于判断所述图片中是否包含参照物，若否，则执行模块404和模块402，若是，则执行模块405；

提示信息生成模块404，用于生成重新拍摄的提示信息；

图片解析模块405，用于解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息；

修正模块406，用于依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正。

由于所述装置实施例基本相应于前述图1和图2所示的方法实施例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此就不赘述了。

本申请可用于众多通用或专用的计算***环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器***、基于微处理器的***、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何***或设备的分布式计算环境等等。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句″包括一个……″限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种导航***中修正航向的方法，以及，一种导航***中修正航向的装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种用于导航***中修正航向的方法，其特征在于，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述方法包括：

获取惯性导航***的使用时间，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值；

若是，则启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息，所述行人与参照物相对位置信息为行人航向与参照物的夹角，所述行人航向与拍摄视线方向一致，所述参照物为工厂的标志性物体；

依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正，进一步包括：

由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述行人航向与参照物的夹角有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述依据相对位置信息对当前航向角进行修正的步骤还包括：

去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导航***还包括全球卫星导航***GPS。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法重复执行，所述使用时间从上一次修正之后开始累积；

在启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片之后，所述方法还包括：

判断所述图片中是否包含参照物，若否，则生成重新拍摄的提示信息，并重新拍摄图片，若是，则执行解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息的步骤。

5.一种用于导航***中修正航向的装置，其特征在于，所述导航***包括惯性导航***和图像获取设备，所述装置包括：

数据获取模块，用于获取惯性导航***的使用时间，以及导航***输出的行人当前航向角的原始值，并判断所述惯性导航***的使用时间是否大于预设阀值，若是，则执行图片获取模块；

图片获取模块，用于启动图像获取设备拍摄包含参照物的图片；

图片解析模块，用于解析所述图片，获得行人与参照物相对位置信息，所述行人与参照物相对位置信息为行人航向与参照物的夹角，所述行人航向与拍摄视线方向一致，所述参照物为工厂的标志性物体；

修正模块，用于依据所述相对位置信息对当前航向角进行修正，

进一步，所述修正模块包括：

参考值生成子模块，用于由所述行人航向与参照物的夹角，以及参照物的走向获得当前航向角的参考值；

修正值生成子模块，用于将所述当前航向角的原始值和参考值的加权平均值作为当前航向角的修正值。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述行人航向与参照物的夹角有一个或两个，所述行人航向与参照物的夹角有两个时，所述修正模块还包括：

参考值去除子模块，用于去除与所述原始值差值比较大的一个参考值。

7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述导航***还包括全球卫星导航***GPS。

8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置的各个模块重复执行，所述使用时间从上一次修正之后开始累积；

在所述图片获取模块之后，所述装置还包括：

图片判断模块，用于判断所述图片中是否包含参照物，若否，则执行提示信息生成模块和图片获取模块，若是，则执行图片解析模块；

提示信息生成模块，用于生成重新拍摄的提示信息。