CN102821464A - 一种室内楼层定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内楼层定位方法，属于定位技术领域。所述方法包括：获取用户终端当前的高度值；当所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，确定所述用户终端处于上下楼状态；所述r为预先设定的阈值；用户终端处于所述上下楼状态中时，所述高度值累计上升/下降大于h米，确定所述用户终端上升/下降了一层楼；所述h为楼层高度。本发明能够极大的提高了用户室内楼层定位准确度，丰富用户应用。

Description

一种室内楼层定位方法及装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种室内楼层定位方法及装置。

背景技术

随着社会工作节奏的加快，人们的平时工作日的活动范围往往局限于室内范围，室内位置信息就成为人们工作生活中重要的信息。

GPS（Global Positioning System，全球定位***）是目前被广泛应用的定位技术，但由于信号不能覆盖室内而不能用于室内定位。目前室内定位技术主要采用的是无线定位技术，常用的无线定位技术包括超声波定位技术、红外线室内定位技术、蓝牙技术、无线局域网技术、无线传感器网络技术、超宽带技术、射频识别技术和移动通信基站定位技术。

目前，现有的室内定位技术仅仅无法实现当用户进入新的楼层时，自动准确切换到新的楼层的地图。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的室内定位技术无法实现当用户进入新的楼层时，自动准确切换到新的楼层的地图，也即，无法完成准确的用户在楼层切换时的定位。

发明内容

为了能够实现准确的用户楼层切换定位，本发明实施例提供了一种室内楼层定位方法及装置。所述技术方案如下：

一种室内楼层定位方法，所述方法包括：

获取用户终端当前的高度值；

当所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，确定所述用户终端处于上下楼状态；所述r为预先设定的阈值；

用户终端处于所述上下楼状态中时，所述高度值累计上升/下降大于h米，确定所述用户终端上升/下降了一层楼；所述h为楼层高度。

所述获取用户终端的高度值之前，还包括：

预先在每层楼设定缓冲区；

确定用户终端位于所述缓冲区之内。

所述方法还包括：

获取所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值，作为初始楼层绝对高度；

当所述用户终端没有累计上升/下降r米未能处于所述上下楼状态时，获取所述用户终端当前的高度值，若所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差超过所述楼层高度h，确定所述用户终端上升/下降了一层楼。

所述若用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差超过所述楼层高度h，确定所述用户终端上升/下降了一层楼，包括：

设定阈值k，所述k大于所述获取用户终端的高度值的误差，且所述k小于所述楼层高度h的一半；

将所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相比较，若差值大于所述楼层高度h±k，则确定所述用户终端上升/下降了一层楼。

所述初始楼层绝对高度为所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值±所述获取用户终端的高度值的误差。

所述预先设定的阈值r须大于所述获取用户终端的高度值的误差。

所述楼层高度h设定为实际楼层高度±所述获取用户终端的高度值的误差。

一种室内楼层定位装置，所述装置包括高度值获取单元、第一判断单元和第二判断单元，其中，

所述高度值获取单元，用于获取用户终端当前的高度值；

所述第一判断单元，用于判断所述高度值是否连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，若是，确定所述用户终端处于上下楼状态；否则，确定所述用户终端未能处于上下楼状态；所述r为预先设定的阈值；

所述第二判断单元，用于当用户终端处于所述上下楼状态中时，判断所述高度值是否累计上升/下降大于h米，若是，确定所述用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续根据所述用户终端的高度值进行判断；所述h为楼层高度。

所述装置进一步包括缓冲区判断单元，用于确定所述用户终端是否位于预先设定的缓冲区内。

所述装置进一步包括第三判断单元，用于判断所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差是否超过所述楼层高度h，若是，则确定所述用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续进行判断；

所述初始楼层绝对高度为所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值；

所述上/下一层楼层的绝对高度根据所述初始楼层绝对高度与楼层高度h计算得到。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过用户终端当前的高度值来连续的判断用户高度值是否连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，用以确定用户终端是否处于上下楼的状态。用户在上下楼状态时，若是高度值连续累计上升/下降大于h米，则认为用户上升/下降了一层楼。本发明实施例提供的根据用户相对高度来进行楼层切换判断的方法，极大的提高了用户室内楼层定位准确度，丰富了用户应用。进一步的，本发明实施例通过预先判定用户终端是否处于预设的缓冲区（楼梯区域）而防止误判断，通过对用户绝对高度的判断作为补充，防止因为相对高度的判断方法在高度值读数不稳定时候引起误判的补充，可以很好的解决用户在楼层间切换的准确定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的室内楼层定位方法流程图；

图2是本发明实施例二提供的室内楼层定位的另一方法流程图；

图3是本发明实施例三采用相对高度气压测高技术来获得目标的高度信息的原理示意图；

图4是本发明实施例四采用不同的切换机制进行室内楼层切换的流程图；

图5为本发明实施例五提供的室内楼层定位装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

现有气压测高所测得的高度在长期内不能够精确稳定在某一高度，而在短时间内的相对高度较为精确。利用气压测高在短时间内精确的相对高度来进行楼层切换，并且利用气压测高在一定时间内的绝对高度加以辅助，在室内定位导航***中，能够实现楼层准确无误的自动切换。本发明实施例正是利用气压测高得到的用户相对高度来判别用户是否处于上下楼状态，在相对高度判别失效的情况下，采用绝对高度来判别，有效的保证了用户终端定位的准确度。

实施例一

参见图1，本实施例提供了一种室内楼层定位方法，包括：

步骤101，获取用户终端当前的高度值；

步骤102，当所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，确定所述用户终端处于上下楼状态；

步骤103，用户终端处于所述上下楼状态中时，所述高度值累计上升/下降大于h米，确定所述用户终端上升/下降了一层楼。

本实施例中，通过获取用户终端的当前高度值，并根据用户终端当前高度值连续变化的结果，判断用户是否在连续的上升或者下降，如果是，说明用户很可能处于上下楼的状态，据此，进一步判断用户终端是否连续的上升或者下降了一定高度，这个高度一般是楼层的高度。也就是说，当用户终端连续的上升或者下降了一个楼层高度后，我们认为用户上升或者下降了一层楼，这样，就准确的得到了用户当前所处的楼层。

实施例二

如图2所示，本实施例提供了另外一种室内楼层定位方法，包括：

步骤201，获取用户终端当前的高度值。

通常获取用户终端的高度值是采用气压测高的方式，利用终端内置的气压计或者其它方式来获取。这里用户终端的高度值是连续获取的，也可以根据预设的周期来获取。获取用户当前的高度值，只是为后续的判断做准备。这里，用户终端的高度值实际上就是用户的高度值，通过对用户终端高度的判定来确定用户的高度。

步骤202，当高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，确定用户终端处于上下楼状态。

通过连续的获取用户终端的高度值，进而判断用户终端的高度是是否在连续的上升或者下降，若是，则认为用户可能处于上下楼状态。之所以需要连续的判定，是为了避免由于高度值读数的不稳定可能带来的用户高度值在一定范围内波动，从而造成误判断以为用户在上升或者下降。

判断用户上升或者下降的高度值r通过预先的设定。R的设定需要参照用户终端获取高度值的误差范围σ，我们可以把σ当作我们的误差，但是由于随时间变化，周围环境会变化导致测量气压和基准气压不同同步变化，从而出现测高值（测量得到的高度值）的飘动，误差变大。通常r的设定需要大于这个误差σ，以避免在误差范围内引起误判断。

步骤203，用户终端处于上下楼状态中时，高度值累计上升/下降大于h米，确定用户终端上升/下降了一层楼。

在用户终端高度值确定的过程中，可以判定给用户是否处于上下楼状态，在上下楼状态中，通过对用户终端高度值的持续获取，可以判断用户是否连续的上下楼。如果用户终端高度值连续的上升或者下降了一定的高度，通常是连续的上升或者下降了一个楼层的高度，则认为用户已经上升或者下降了一层楼。

实际上，用户终端高度值连续上升或者下降的门限判定值h可以是楼层的高度，也可以考虑用户终端高度值在获取时候的误差。也就是说，需要将气压计测量用户终端高度值的误差σ考虑进去。将阈值设定为h-Δh而不设定为楼层高度h的原因：由于气压测高的测量误差，当用户中端实际上升或者下降了h米，而气压测高所获得的相对高度变化并不一定达到了h米（一般为h±σ），所以为了保证切换准确率，舍去一定的切换的实时性，将阈值设定为h±Δh，一般取Δh=σ。

以上所述，为本实施例提供的楼层切换方法，实际上，为了提高切换的准确率，还需要在每层楼预设一个缓冲区，当用户终端在缓冲区内的时候，才启动楼层切换的程序，在缓冲区外，不启动楼层切换，这样能有效的避免用户正常活动过程中引起的误判断。通常的缓冲区都设置在各楼层的楼梯区，也就是用户可能发生上下楼状态的区域。

进一步的，为了避免可能的出现的根据用户终端高度值相对位置判定楼层中，用户终端由于高度测量或者其它原因带来的高度值不稳定而中途跳出上下楼状态，造成不能准确判定用户终端上下楼定位的问题，还需要根据用户终端的绝对高度值进行定位，作为相对高度值进行定位的补充。

绝对高度值的定位方法中，将用户终端在进入上下楼状态之初的高度值，也就是高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值，作为初始楼层绝对高度。这个初始楼层的绝对高度就是用户起始所在楼层的高度值。当用户终端没有累计上升/下降h米未能处于上下楼状态时，获取用户终端当前的高度值，与初始楼层绝对高度相比较，相差超过楼层高度h，确定用户终端上升/下降了一层楼。当然，也可以根据初始楼层绝对高度与楼层高度h，计算得到上/下一层楼层的绝对高度。也就是说，我们实际上是根据用户初始楼层的高度值和楼层的高度，来判断上一层楼或者下一层楼的高度值。再将用户终端当前高度值与上一层楼或者下一层楼的高度值相比较来确定用户终端是否完成了上楼或者下楼。

特别的，用户终端高度值的判定还是存在一定的误差，为了解决误差代理的影响，设定阈值k，k大于获取用户终端的高度值的误差，且k小于楼层高度h的一半。也即σ<=k<=h/2。

将用户终端当前的高度值与初始楼层绝对高度相比较，若差值大于楼层高度h±k，则确定用户终端上升/下降了一层楼。

当然，为了充分的考虑误差的影响，这里的初始楼层绝对高度为高度值连续上升/下降r米之前的高度值±获取用户终端的高度值的误差σ。

至此，本实施例实现了一个完整的室内楼层定位的方法，可以有效的提高用户室内楼层定位切换的准确性。

实施例三

参见图3，示出了本发明中采用相对高度气压测高技术来获得目标的高度信息的原理示意图。

为了使本领域的普通技术人员更好地理解本发明，下面对采用相对高度气压测高技术来获取目标的高度信息的原理示意图进行解释，具体如下所述：

采用下述公式（1）来计算采用气压测高技术来测量目标的高度所产生的误差；

$\mathrm{\&sigma;}=\sqrt{\frac{1}{n}\underset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}(\stackrel{\&OverBar;}{x}-x_i)}$ 公式（1）

其中，n为测量次数，σ为气压测高的误差。

在短时间内，我们可以把σ当作我们的误差，但是由于随时间变化，周围环境会变化导致测量气压和基准气压不同同步变化，从而出现测高值的飘动，误差变大，假定这个误差为Φ。

图3中r的含义以及设定的原因：

含义：判断是否处于正在上下楼状态的阈值，当连续下降（上升）高度>=r，判断为正在上下楼；

设定原因：由于气压测高在同一地点不动时，测得高度在误差σ范围浮动，若不设定，当定位点在缓冲区内时，会出现上下楼状态的误判。所以设定r>=σ即可。

图3中h的含义：

含义：h为楼层的实际高度。

图3中h-Δh的含义以及设定的原因：

含义：利用相对高度的方法进行切换的切换阈值，当相对高度变化=h-Δh，即实现楼层切换；

将阈值设定为h-Δh而不设定为楼层高度h的原因：由于气压测高的测量误差，当定位终端实际下降了h米，而气压测高所获得的相对高度变化并不一定达到了h米（一般为h±σ），所以为了保证切换准确率，顾舍去一定的切换的实时性，将阈值设定为h-Δh，一般取Δh=σ。

图3中k的含义以及设定的原因：

含义：利用绝对高度的方法进行切换的切换阈值范围，例如图中，当气压测高获得的高度在H1±k时，就判定在第N层，当高度在H1-h±k时就判定在第N-1层，高度在这之间判定为继续处于正在上下楼状态。

设定的原因：由于气压测高的误差，特别是长期时间内会飘动，所以设定这个判断区域来提高切换的准确性。一般设定Φ<=k<=h/2。

实施例四

参见图4，示出了本发明中采用不同的切换机制进行室内楼层切换的流程图。

1）通过移动通信基站定位技术获取所述目标的位置信息；

2）在相邻楼层的楼梯区域设置进行切换的缓冲区域；

3)若在缓冲区域内测量目标连续下降r米为判断所述目标处于上下楼状态的阈值；

只要在缓冲区域内测量目标连续下降的距离值大于所述r米，则判断所述目标处于上下楼状态；

4）若在缓冲区域内测量目标连续下降h-Δh米为判断所述目标采用不同机制进行楼层切换的阈值；

若在缓冲区域内测量目标连续下降h-Δh米，则采用相对高度切换机制切换成功，当所述目标进入下一楼层的区域时，自动切换获得下一楼层的二维地图信息；

若在缓冲区域内测量目标并没有连续下降h-Δh米，则获取次高楼层的高度H2=H1±h，获取阈值范围在H1±k与H2±k之间，若采用绝对高度气压测高技术测量获取的高度值在上述次高楼层的高度H2=H1±h，获取阈值范围在H1±k与H2±k之间，则采用绝对高度切换机制切换成功，当所述目标进入下一楼层的区域时，自动切换获得下一楼层的二维地图信息。

本发明中的切换机制——相对高度切换机制和绝对高度切换机制，主要如下：

切换机制：相对高度切换机制、绝对高度切换机制；相对高度切换机制是指与所述第一高度气压测高方法相对应的室内楼层切换技术；绝对高度切换机制是指与所述第二高度气压测高方法相对应的室内楼层切换技术。

两种切换机制都同时监测，但是相对高度切换机制优先级高于绝对高度切换机制，当相对高度切换机制无法切换时使用绝对高度切换机制进行辅助切换。

相对高度切换机制步骤：

条件：在缓冲区内、处于正在上下楼状态、连续上升或下降。

若定位中端在缓冲区内连续上下楼的高度大于阈值r，则判定为正在上下楼状态，将下所述阈值的第一距离值H1作为初始楼层的高度（例如图中第N层的高度）；若定位中端继续连续上下楼至第二距离值H2，并且相对高度值为初始楼层高度与第二距离值H2的绝对值等于切换阈值h-Δh，实现楼层切换；实现切换后所有记录初始化，进行下一次切换机制步骤。

绝对高度切换机制步骤：

条件：在缓冲区内、处于正在上下楼状态、相对高度切换机制失效。

相对高度切换机制失效条件：气压测高模块获得的气压测高值不再连续上升或者下降，由于气压测高模块测得的高度在同一点连续不同时刻不会稳定在同一高度，而是在误差范围内浮动，所以当在楼梯上停留后，会跳出相对高度切换机制。

若定位终端在缓冲区内连续上下楼的高度大于阈值r，则判定为正在上下楼状态，将下所述阈值的第一距离值H1作为初始楼层的高度（例如图3中第N层的高度）；若跳出了相对高度切换机制，由初始楼层高度H1减去楼层高度h得到下一层的楼层高度（例如图中第N-1成高度H1-h），并且形成绝对高度切换机制的阈值H1±k和H1-h±k，例如图中所示，当气压测高获得的高度在H1±k时，就判定在第N层，当高度在H1-h±k时就判定在第N-1层，高度在这之间判定为继续处于正在上下楼状态，等待气压测高模块测得高度达到某层绝对高度阈值；实现切换后所有记录初始化，进行下一次切换机制步骤。

采用绝对高度切换机制作为辅助手段的原因：当相对高度切换机制第一次跳出，可能再也无法达到相对切换阈值h-Δh实现切换。

选择相对高度切换机制作为第一切换机制的原因：相比于绝对高度切换机制，有更好的准确性和实时性，从而有更好的用户体验。

实施例五

参见图5，为本发明实施例提供的室内楼层定位装置结构示意图，该装置包括高度值获取单元501、第一判断单元503和第二判断单元503，其中，

高度值获取单元501，用于获取用户终端当前的高度值；

第一判断单元502，用于判断高度值是否连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，若是，确定用户终端处于上下楼状态；否则，确定用户终端未能处于上下楼状态；r为预先设定的阈值；

第二判断单元503，用于当用户终端处于上下楼状态中时，判断高度值是否累计上升/下降大于h米，若是，确定用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续根据用户终端的高度值进行判断；h为楼层高度。

进一步的，该装置还包括缓冲区判断单元504，用于确定用户终端是否位于预先设定的缓冲区内。

进一步的，该装置还包括第三判断单元505，用于判断用户终端当前的高度值与初始楼层绝对高度相差是否超过楼层高度h，若是，则确定用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续进行判断；

初始楼层绝对高度为高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值；

上/下一层楼层的绝对高度根据初始楼层绝对高度与楼层高度h计算得到。

需要说明的是：上述实施例提供的室内楼层定位装置在室内楼层定位时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的室内楼层定位装置与室内楼层定位方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

综上所述，本发明各个实施例通过用户终端当前的高度值来连续的判断用户高度值是否连续上升/下降r米，用以确定用户终端是否处于上下楼的状态。用户在上下楼状态时，若是高度值连续累计上升/下降h米，则认为用户上升/下降了一层楼。本发明实施例提供的根据用户相对高度来进行楼层切换判断的方法，极大的提高了用户室内楼层定位准确度，丰富了用户应用。进一步的，本发明实施例通过预先判定用户终端是否处于预设的缓冲区（楼梯区域）而防止误判断，通过对用户绝对高度的判断作为补充，防止因为相对高度的判断方法在高度值读数不稳定时候引起误判的补充，可以很好的解决用户在楼层间切换的准确定位。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室内楼层定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取用户终端当前的高度值；

当所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，确定所述用户终端处于上下楼状态；所述r为预先设定的阈值；

用户终端处于所述上下楼状态中时，若所述高度值累计上升/下降大于h米，确定所述用户终端上升/下降了一层楼；所述h为楼层高度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用户终端的高度值之前，还包括：

预先在每层楼设定缓冲区；

确定用户终端位于所述缓冲区之内。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值，作为初始楼层绝对高度；

当所述用户终端没有累计上升/下降r米未能处于所述上下楼状态时，获取所述用户终端当前的高度值，若所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差超过所述楼层高度h，确定所述用户终端上升/下降了一层楼。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差超过所述楼层高度h，确定所述用户终端上升/下降了一层楼，包括：

设定阈值k，所述k大于所述获取用户终端的高度值的误差，且所述k小于所述楼层高度h的一半；

将所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相比较，若差值大于所述楼层高度h±k，则确定所述用户终端上升/下降了一层楼。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始楼层绝对高度为所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值±所述获取用户终端的高度值的误差。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设定的阈值r须大于所述获取用户终端的高度值的误差。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述楼层高度h设定为实际楼层高度±所述获取用户终端的高度值的误差。

8.一种室内楼层定位装置，其特征在于，所述装置包括高度值获取单元、第一判断单元和第二判断单元，其中，

所述高度值获取单元，用于获取用户终端当前的高度值；

所述第一判断单元，用于判断所述高度值是否连续上升/下降且每次上升/下降大于r米，若是，确定所述用户终端处于上下楼状态；否则，确定所述用户终端未能处于上下楼状态；所述r为预先设定的阈值；

所述第二判断单元，用于当用户终端处于所述上下楼状态中时，判断所述高度值是否累计上升/下降大于h米，若是，确定所述用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续根据所述用户终端的高度值进行判断；所述h为楼层高度。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括缓冲区判断单元，用于确定所述用户终端是否位于预先设定的缓冲区内。

10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括第三判断单元，用于判断所述用户终端当前的高度值与所述初始楼层绝对高度相差是否超过所述楼层高度h，若是，则确定所述用户终端上升/下降了一层楼；否则，继续进行判断；

所述初始楼层绝对高度为所述高度值连续上升/下降且每次上升/下降大于r米之前的高度值；

所述上/下一层楼层的绝对高度根据所述初始楼层绝对高度与楼层高度h计算得到。

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