CN104197934A - 一种基于地磁的定位方法、装置及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于地磁的定位方法、装置及***，该方法包括：获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行时，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。本发明实施例可以实现在室内对移动终端进行高精度的定位。

Description

一种基于地磁的定位方法、装置及***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于地磁的定位方法、装置及***。

背景技术

现有技术通过在室内为每个基于低功耗蓝牙技术之类的设备标定具体的位置点，根据蓝牙信号的强度进行定位。对于集成蓝牙功能的移动用户来说，可以在检测到蓝牙信号时根据蓝牙信号的强度来判断距离蓝牙设备的远近，进而推算出移动用户所在位置。但是蓝牙设备价格昂贵，并且在复杂的空间环境中蓝牙设备的稳定性也会受到影响。

发明内容

本发明实施例提供一种基于地磁的定位方法、装置及***，实现在室内对移动终端进行高精度的定位。

本发明的实施例采用如下技术方案：

一种基于地磁的定位方法，该方法包括：

获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；

如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

一种基于地磁的定位装置，该装置包括：

第一获取模块，用于获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；

第一定位模块，用于如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

一种基于地磁的定位***，所述***包括：移动终端和服务器；其中，

所述移动终端，用于获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，将所述地磁数据发送给所述服务器；

所述服务器，用于根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

本发明实施例提供的基于地磁的定位方法、装置及***，通过陀螺数据确定移动终端为直行且通过加速度数据确定移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出预设阈值后的设定时间段内的地磁数据对移动终端进行定位，在无需对移动终端进行路径规划的情况下，实现了通过地磁对移动终端进行高精度的定位，由于定位过程无需人工干预，因此大大降低了人力成本；此外，通过对移动终端的高精度定位跟踪，获取到了移动终端高精度的定位位置，因此通过本发明实施例得到的定位位置还可以产生精度较高的室内图信息。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的基于地磁的定位方法的流程图。

图2为本发明另一个实施例提供的基于地磁的定位方法的流程图。

图3为图2所示实施例步骤206进行地磁定位的流程图。

图4为图3所示实施例中的地磁数据的示意图。

图5为图3所示实施例中的地磁指纹库中已有的一个地磁片段的示意图。

图6为图3所示实施例中的地磁指纹库中已有的另一个地磁片段的示意图。

图7为本发明一个实施例提供的基于地磁的定位装置的结构图。

图8为本发明另一个实施例提供的基于地磁的定位装置的结构图。

图9为本发明实施例所适用的基于地磁的定位***的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例提供的基于地磁的定位方法、装置及***进行详细描述。

实施例一：

图1为本发明一个实施例提供的基于地磁的定位方法的流程示意图；如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤101，获取传感器数据，其中，传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据。

步骤102，如果通过陀螺数据确定移动终端为直行，且通过加速度数据确定移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出预设阈值后的设定时间段内的地磁数据对移动终端进行定位。

在步骤101中，可以通过设置在移动终端上的陀螺仪获取传感器数据所包括的陀螺数据，通过设置在移动终端上的加速度传感器获取移动终端的加速度数据，通过地磁传感器获取移动终端上的地磁数据；在一个实施例中，陀螺数据为移动终端的角加速度；在另一个实施例中，地磁数据为地磁传感器获取到的移动终端所在位置的磁力线在世界坐标系中对应的空间坐标值的合成值，该合成值为地磁数据的原始数据。

本发明实施例提供的基于地磁的定位方法，通过陀螺数据确定移动终端为直行并且通过加速度数据确定移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出预设阈值后的设定时间段内的地磁数据对移动终端进行定位，在无需对移动终端进行路径规划的情况下，实现了通过地磁对移动终端进行高精度的定位，由于定位过程无需人工干预，因此大大降低了人力成本；此外，通过对移动终端的高精度定位跟踪，获取到了移动终端高精度的定位位置，因此通过定位位置还可以附带产生精度较高的室内图信息。

实施例二：

图2为本发明另一个实施例提供的基于地磁的定位方法的流程示意图；如图2所示，本发明实施例包括如下步骤：

步骤201，获取传感器数据，其中，传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据，执行步骤202。

在步骤201中，可以通过设置在移动终端上的陀螺仪获取陀螺数据，通过设置在移动终端上的加速度传感器获取移动终端的加速度数据，通过地磁传感器获取移动终端上的地磁数据；在一个实施例中，陀螺数据为移动终端的角加速度；在另一个实施例中，地磁数据为地磁传感器获取到的移动终端所在位置的磁力线在世界坐标系中对应的空间坐标值的合成值，该合成值为地磁数据的原始数据。

步骤202，通过陀螺数据确定移动终端是否为直行，若检测到在第一位置点为非直行，执行步骤203，若检测到直行，执行步骤205。

在步骤202中，在一个实施例中，在陀螺数据的角加速度小于设定阈值时，确定移动终端处于转弯或者掉头的非直行状态，在陀螺数据的角加速度大于该设定阈值时，确定移动终端处于直行状态，非直行状态例如由于携带移动终端的用户转弯、掉头等致使移动终端存在的由直行调整为非直行的状态。本领域技术人员可以理解的是，移动终端由于用户在携带过程中并不会处于理想状态中的直行，因此通过设定阈值的方式确定移动终端是否处于转弯或者掉头，该设定阈值的大小可以依据经验设置。

步骤203，根据地磁数据获取移动终端在第一位置点的第一定位数据，执行步骤204。

步骤204，在通过陀螺数据确定移动终端在第二位置点由非直行转换为直行时，将从第一位置点与第二位置点之间的所述移动终端的移动轨迹通过航位推算的方法获取所移动终端在第二位置点的第二定位数据，执行步骤205。

步骤205，通过加速度数据确定移动终端的移动距离是否超出预设阈值，若是，执行步骤206，若否，执行步骤207。

在步骤205中，在一个实施例中，移动终端从起始点位置开始的距离起移动了3米的距离，若预设阈值为2米，即移动终端从起始点位置的移动距离3米已经超出了预设阈值2米，在该种情形下，为了提高移动终端的定位精度，通过地磁数据的方式对移动终端进行高精度的定位。进一步地，可以根据对移动终端的定位精度确定预设阈值，若需要对移动终端进行更高精度的定位，可以将预设阈值设置的小些，若对移动终端的定位精度较低的情形下，预设阈值可以设置的更大些，因此本发明实施例对预设阈值不做具体限制。

步骤206，根据超出预设阈值后的设定时间段内的地磁数据对移动终端进行定位。

在步骤206中通过地磁对移动终端进行高精度定位的实现流程具体可以参考图3。

步骤207，通过航位推算的方法对移动终端进行定位。

在步骤207中，在移动终端的移动距离未超出预设阈值的情况下，说明移动终端的移动距离相对比较短，而航位推算的方法可以在当前时刻位置已知的条件下，通过测量移动的距离和方位，即可推算出下一时刻的位置，因此通过航位推算的方式可以在短距离的范围内实现快速高精度的定位。

实施例三：

图3为图2所示实施例步骤206进行地磁定位的流程图，图4为图3所示实施例中的地磁数据的示意图，图5为图3所示实施例中的地磁指纹库中已有的一个地磁片段的示意图，图6为图3所示实施例中的地磁指纹库中已有的另一个地磁片段的示意图；如图3所示，在上述图2所示实施例的基础上，在步骤206中具体通过地磁定位的实现包括如下子步骤：

步骤301，计算超出预设阈值后的设定时间段内的地磁数据的特征值。

在步骤301中，例如，移动终端在10秒内直行了10米的距离，则从移动终端超出2米后启动设定时间段，该设定时间段的时长例如为5秒，则顺序移动该设定时间段，并在每一个5秒的设定时间段内获取对应的地磁数据的特征值，在一个实施例中，特征值例如为地磁数据的标准差、偏态系数、极值点分布特征等。在一个实施例中，如图4所示，为移动终端在C大厦中的A位置点移动到B位置点采集的地磁数据，每个地磁数据就是地磁传感器获取到的移动终端所在位置点的磁力线在世界坐标系(x/y/z)中对应的空间坐标值的合成值，窗口部分为持续5秒钟的一个地磁片段的示意图。

步骤302，根据特征值对地磁指纹库中的地磁片段进行过滤，得到第一级相似度的多个第一地磁片段。

在步骤302中，如图5和图6所示，为地磁指纹库中的地磁片段的示意图，图5为从A位置点到B位置点的地磁片段的示意图，图6为从A位置点到C位置点的地磁片段的示意图，当然，本领域技术人员可以理解的是，地磁指纹库中可以有多条地磁片段，本发明实施例仅通过图5和图6示出在地磁指纹库中的地磁片段的形状，该形状并不能形成对本发明实施例的限制，地磁片段可以依据不同的地形而不同。

在一个实施例中，将每一个设定时间段内的地磁数据对应的特征值与地磁指纹库中的地磁片段对应的特征值进行比较，例如，地磁指纹库中包含了200多个地磁片段，通过特征值从该200多个地磁片段中按照特征值过滤后，剩余100个符合地磁数据对应的特征值的地磁片段，该100个与地磁数据的特征值比较相近的地磁片段即为多个第一地磁片段，与地磁数据具有第一级相似度。

步骤303，获取多个第一地磁片段与地磁数据的多个第一片段距离。

在步骤303中，从上述步骤302中得到的第一级相似度的100个地磁片段中，通过计算该100个地磁片段与地磁数据的片段距离，在一个实施例中，第一个多个片段距离具体包括欧式距离、DTW距离、1/2抽稀数据的欧式距离。

步骤304、对多个第一片段距离进行过滤，得到第二级相似度的多个第二地磁片段。

在步骤304中，可以先对多个第一片段距离按照DTW距离进行过滤，例如，通过DTW距离过滤后，100个地磁片段经过过滤后，得到前50个与地磁数据比较相似的多个第二地磁片段，该多个第二地磁片段与地磁数据具有第二级相似度。

步骤305，对多个第二片段距离进行过滤，得到第三级相似度的多个第三地磁片段。

在步骤305中，可以对多个第二片段距离按照1/2抽稀后的欧式距离进行过滤，例如，通过1/2抽稀后的欧式距离过滤后，50个地磁片段经过过滤后剩余25个与地磁数据比较相似的多个第三地磁片段，该多个第三地磁片段与地磁数据具有第三级相似度。

步骤306，根据多个第三片段距离中的最小片段距离对应的地磁片段对所述移动终端进行定位。

在步骤306中，例如，可以对多个第三片段距离中的片段距离按照欧式距离进行排序，通过排序结果中的第一个地磁片段对移动终端进行定位，具体地，可以对最后的25个的多个第三地磁片段按照欧式距离进行排序，将排在第一个的地磁片段所对应的位置对移动终端进行定位，依据欧式距离的排序为由小到大的顺序。

在上述实施例中，在执行步骤301和步骤302后，为了提高更快的地磁定位效率，可以根据多个第一地磁片段与地磁数据的多个第一片段距离对移动终端进行定位，例如，通过多个第一片段距离中的特征值与地磁数据的特征值最接近的地磁片段对移动终端进行定位。

进一步地，在上述实施例中，在执行步骤301-步骤304后，在兼顾到定位速率与定位精度的前提下，可以根据第二级相似度的多个第二地磁片段对移动终端进行定位。

进一步地，本实施例中的地磁定位的流程，可以在移动终端上实现，也可以在网络侧的服务器上实现；若在移动终端上实现，则移动终端在脱网状态下仍可以实现对自身的定位，若在服务器上实现，可以降低移动终端的计算量，本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例所述的定位方法可以视具体情形而定，执行主体并不能形成对本发明实施例的限制。

实施例四：

图7为本发明一个实施例提供的基于地磁的定位装置的结构图；如图7所示，本发明实施例包括：

第一获取模块41，用于获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；

第一定位模块42，用于在通过所述陀螺数据确定移动终端为直行时，若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

本发明实施例中，第一获取模块41具体可以包括陀螺仪、加速度传感器、地磁传感器等。第一定位模块42可以设置在移动终端上，也可以设置在网络侧的服务器上。

本发明实施例所述的有益技术效果可以参见实施例一中的有益技术效果，此处不再详述。

实施例五：

图8为本发明另一个实施例提供的基于地磁的定位装置的结构图；如图8所示，在上述实施例四的基础上，本发明实施例还包括：

第二定位模块43，用于若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离未超过所述预设阈值，通过航位推算的装置对所述移动终端进行定位。

第二获取模块44，用于在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第一位置点由直行转换为非直行时，根据所述地磁数据获取所述移动终端在所述第一位置点的第一定位数据；

第三获取模块45，用于在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第二位置点由非直行转换为直行时，将从所述第一位置点与所述第二位置点之间的所述移动终端的移动轨迹通过航位推算的装置获取所述移动终端在所述第二位置点的第二定位数据；

将所述第二位置点作为起始点位置，通过第一定位模块42执行所述若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

进一步地，第一定位模块42包括：

计算单元421，用于计算超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据的特征值；

第一过滤单元422，用于根据所述特征值对地磁指纹库中的地磁片段进行过滤，得到第一级相似度的多个第一地磁片段；

第一定位单元423，用于根据所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离对所述移动终端进行定位。

第一获取单元424，用于获取所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离；

第二过滤单元425，用于对所述多个第一片段距离进行过滤，得到第二级相似度的多个第二地磁片段；

第二定位单元426，用于根据所述第二级相似度的多个第二地磁片段对所述移动终端进行定位；

第二获取单元427，用于获取所述多个第二地磁片段与所述地磁数据的多个第二片段距离；

第三过滤单元428，用于对所述多个第二片段距离进行过滤，得到第三级相似度的多个第三地磁片段；

第三定位单元429，用于根据所述多个第三片段距离中的最小片段距离对应的地磁片段对所述移动终端进行定位。

本发明实施例所述的有益技术效果可以参考上述实施例二中所述的有益技术效果，此处不再详述。

实施例六：

图9为本发明实施例所适用的基于地磁的定位***的结构图；如图9所示，在本发明实施例中，本实施例中的定位***包括移动终端61和服务器62。

其中，移动终端61获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；在通过所述陀螺数据确定移动终端为直行时，若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，将所述地磁数据发送给所述服务器。

服务器62根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

进一步地，移动终端61可以执行上述实施例二中的步骤201-步骤205，在得到移动终端61所在位置点的地磁数据后，将地磁数据发送至服务器62，服务器62通过步骤205，更进一步地，可以通过上述实施例三中的步骤301-步骤306通过来自移动终端的地磁数据对移动终端进行更高精度的定位。

综上，本发明实施例通过采用地磁数据对移动终端进行定位，无需路径规划，并且定位过程无需人工干预，因此大大降低了人力成本，大大提高了定位的数据精度；此外，由于移动终端的定位精度高，通过对移动终端所经常到达的定位位置点，可以附带产生精度较高的室内图信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种基于地磁的定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；

如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离未超过所述预设阈值，通过航位推算的方法对所述移动终端进行定位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第一位置点由直行转换为非直行时，根据所述地磁数据获取所述移动终端在所述第一位置点的第一定位数据；

在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第二位置点由非直行转换为直行时，将从所述第一位置点与所述第二位置点之间的所述移动终端的移动轨迹通过航位推算的方法获取所述移动终端在所述第二位置点的第二定位数据；

将所述第二位置点作为起始点位置，执行所述若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位的步骤。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位的步骤包括：

计算超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据的特征值；

根据所述特征值对地磁指纹库中的地磁片段进行过滤，得到第一级相似度的多个第一地磁片段；

根据所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离对所述移动终端进行定位。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离；

对所述多个第一片段距离进行过滤，得到第二级相似度的多个第二地磁片段；

根据所述第二级相似度的多个第二地磁片段对所述移动终端进行定位。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述多个第二地磁片段与所述地磁数据的多个第二片段距离；

对所述多个第二片段距离进行过滤，得到第三级相似度的多个第三地磁片段；

根据所述多个第三片段距离中的最小片段距离对应的地磁片段对所述移动终端进行定位。

7.一种基于地磁的定位装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；

第一定位模块，用于如果通过所述陀螺数据确定移动终端为直行，且通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二定位模块，用于若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离未超过所述预设阈值，通过航位推算的装置对所述移动终端进行定位。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二获取模块，用于在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第一位置点由直行转换为非直行时，根据所述地磁数据获取所述移动终端在所述第一位置点的第一定位数据；

第三获取模块，用于在通过所述陀螺数据确定所述移动终端在第二位置点由非直行转换为直行时，将从所述第一位置点与所述第二位置点之间的所述移动终端的移动轨迹通过航位推算的装置获取所述移动终端在所述第二位置点的第二定位数据；

将所述第二位置点作为起始点位置，通过所述第一定位模块执行所述若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。

10.根据权利要求7-9任一所述的装置，其特征在于，所述第一定位模块包括：

计算单元，用于计算超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据的特征值；

第一过滤单元，用于根据所述特征值对地磁指纹库中的地磁片段进行过滤，得到第一级相似度的多个第一地磁片段；

第一定位单元，用于根据所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离对所述移动终端进行定位。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述第一定位模块还包括：

第一获取单元，用于获取所述多个第一地磁片段与所述地磁数据的多个第一片段距离；

第二过滤单元，用于对所述多个第一片段距离进行过滤，得到第二级相似度的多个第二地磁片段；

第二定位单元，用于根据所述第二级相似度的多个第二地磁片段对所述移动终端进行定位。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一定位模块还包括：

第二获取单元，用于获取所述多个第二地磁片段与所述地磁数据的多个第二片段距离；

第三过滤单元，用于对所述多个第二片段距离进行过滤，得到第三级相似度的多个第三地磁片段；

第三定位单元，用于根据所述多个第三片段距离中的最小片段距离对应的地磁片段对所述移动终端进行定位。

13.一种基于地磁的定位***，其特征在于，所述***包括：移动终端和服务器；其中，

所述移动终端，用于获取传感器数据，所述传感器数据包括陀螺数据、加速度数据以及地磁数据；在通过所述陀螺数据确定移动终端为直行时，若通过所述加速度数据确定所述移动终端的移动距离超过预设阈值，将所述地磁数据发送给所述服务器；

所述服务器，用于根据超出所述预设阈值后的设定时间段内的所述地磁数据对所述移动终端进行定位。