CN104619009B - 一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端 - Google Patents

一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端，所述定位数据采样周期的调整方法包括：获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；根据获取的所述定位数据计算所述移动终端的运动信息；根据所述运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；按照确定的所述采样周期采集所述移动终端的定位数据。解决了现有技术中以预设周期采集定位数据，在移动终端运动变化较大的情况下很容易产生数据采集错误或者是数据丢失的问题，这样使得采样得到的定位数据能够更加科学地反映移动终端的运动轨迹，对于用户对移动终端移动轨迹的记录或者对移动终端的监控都能更加有效。

Description

一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端
技术领域
本发明涉及移动定位领域，尤其涉及一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端。
背景技术
随着移动终端及导航技术的发展，利用移动终端进行导航或者是对该移动终端的运动轨迹进行记录或者监控都是用户经常使用的应用。在现有技术中，对于移动终端处于室外环境时，移动终端根据预先设置的周期采集GPS定位数据，再根据所采集的GPS(全球定位***)定位数据与GIS(Geographic Information System地理信息***)信息得到所述移动终端的运动轨迹或者是目标位置的运动路线等。但使用这种方法对移动终端的运动轨迹进行记录存在一个比较大的缺陷是，移动终端始终以预设的周期采集定位数据，而很多时候目标运动特性不同，实时采集周期的长短也应该不同才会比较精确。比如，运动目标的采集周期应该要比静止目标的采集周期要短，另外，若是对所有运动状态都以固定的频率采集，移动终端在运动较快时很容易丢失定位数据，这样，根据定位数据得到的运动轨迹就不会准确地体现移动终端的运动轨迹了，就失去了移动终端采集GPS定位数据的意义；另外，当目标运动特性不明显却仍以原先预设的周期采集定位数据会占用大量移动终端的CPU资源，对现有移动终端而言，每次充电电池的使用时间对用户的体验效果非常重要，若是增加移动终端CPU的负荷就意味着耗电量增大，严重影响了用户的体验。
发明内容
本发明提供了一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端，解决了现有技术中以预设周期采集定位数据，在移动终端运动状态变化较大的情况下很容易产生数据采集错误或者是数据丢失的问题。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种定位数据采样周期的调整方法，包括：
获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；
根据获取的所述定位数据计算所述移动终端的运动信息；
根据所述运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；
按照确定的所述采样周期采集所述移动终端的定位数据。
进一步地，所述根据获取的定位数据计算所述移动终端的运动信息具体包括：根据至少相邻两个定位数据的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重。
进一步地，若所述定位数据中的坐标信息为二维坐标，则所述移动终端的速度计 算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：
若所述定位数据中的坐标信息为三维坐标，则所述移动终端的速度计算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：
其中：α为坐标对速度的调整系数，β为坐标对梯度的调整系数，1≤a＜b≤n，所述a、b和n都为正整数。
进一步地，根据所述运动信息确定采样周期具体为：T和Q分别为采样周期和运动信息，C为Q到T的映射系数，H为补偿系数。
进一步地，按照所述采样周期采集所述移动终端的定位数据之后还包括：根据所述定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。
一种定位数据采样周期的调整装置，，包括：
数据获取模块，用于获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；
信息计算模块，用于根据所述数据获取模块获取的定位数据计算所述移动终端的运动信息；
周期确定模块，用于根据所述信息计算模块计算的运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；
数据采集模块，用于按照所述周期确定模块确定的采样周期采集所述移动终端的定位数据。
进一步地，所述信息计算模块具体包括：速度计算子模块，用于根据至少相邻两个定位数据的的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；梯度计算子模块，用于根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；运动信息确定子模块，用于根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重。
进一步地，所述周期确定模块具体用于：根据以下公式计算下一时刻的采样周期：T和Q分别为采样周期和运动信息，C为Q到T的映射系数，H为补偿系数。
进一步地，还包括：运动轨迹确定模块，用于根据所述数据采集模块采集的定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。
一种移动终端，包括：如上述任一项所述的定位数据采样周期的调整装置。
有益效果：
本发明提供了一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端，通过多次获取移动终端当前时刻之前的定位数据来计算移动终端的运动信息，再根据计算得到的运动信息来确定下一次定位数据的采样周期，最后根据确定的采样周期来采集定位数据。这样，先计算得到移动终端的运动信息后，再根据运动信息来确定采样周期，即采样周期的确定是由移动终端的运动信息来确定的，这样使得采样得到的定位数据能够更加科学地反映移动终端的运动轨迹，对于用户对移动终端移动轨迹的记录或者对移动终端的监控都能更加有效和准确，增加了用户的体验效果。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的定位数据采样周期的调整方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的定位数据采样周期的调整方法的流程图
图3为本发明实施例三提供的定位数据采样周期的调整装置的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的信息计算模块的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
图1为本发明实施例一提供的定位数据采样周期的调整方法的流程图，由图1所示，在本实施例中，本发明提供的调整方法包括：
S101：获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；
本发明所涉及的移动终端包括：手机、平板电脑或掌上电脑等；所述获取的至少三个连续采样的定位数据包括：通过所述移动终端中默认的周期来进行至少连续三次的定位数据的采集，或者，用户预先设置采样周期来进行至少连续三次的定位数据的采集，或者，在当前时刻前的不同周期的至少连续三次定位数据的采集等；所述定位数据包括坐标数据或坐标数据和每个坐标数据对应的时间信息；
S102：根据获取的所述定位数据计算所述移动终端的运动信息；
所述运动信息具体是由移动终端的速度和梯度组成的，体现了移动终端的运动变化情况；计算所述移动终端的运动信息具体包括：根据至少相邻两个定位数据的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G(1)，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重；通过速度和梯度两个指标来描述移动终端的运动信息能够准确地反映移动终端的运动情况，速度指的是移动终端移动的快慢，一段时间内位移与时间的比值；梯度指的是移动终端移动轨迹的曲折度，如，若移动终端运动的轨迹是直线，则梯度就小，若移动终端运动的轨迹是曲线，则梯度就大。另外，对于速度和梯度的权重是根据移动终端当前所处的运动场景所确定的，可以自动在终端中设计不同场景对应的速度和梯度的权重不同，速度权重λ和梯度权重μ的选取可根据实际情况而定：若侧重运动速度λ可选取较大的值，μ可以选取较小的值；比如λ＝2，μ＝1则表明速度的重要性比梯度的重要性高一倍，同样也可以侧重梯度或两者的侧重点一致；
S103：根据所述运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；
对于下一次采集定位数据的采样周期是由当前时刻所计算得到的移动终端的运动信息确定的，这样能够使得所采集的定位数据对于描述移动终端的运动更加科学和准确；具体地，移动终端下一次采样的采样周期根据所述运动信息确定采样周期具体为：C为Q到T的映射系数，H为补偿系数；其中C的取值是参照Q的值与移动终端的运动轨迹采集精度确定的，若希望精度越高，C的取值越小，即相同时间内采集到的定位数据越多，C的取值也可以根据应用场景来确定，不同的应用场景，C的取值不同；H为补偿系数，根据实际数据与轨迹记录的精度确定。
S104：按照确定的所述采样周期采集所述移动终端的定位数据。
优选地，在移动终端运动信息变化不大的情况下时，可以采用所述采样周期采集多次数据；在移动终端运动信息变化较大的情况下时，为了更加精准地描述所述移动终端的运动轨迹，其采样周期可以实时地根据其运动信息进行变化，即在实际应用中，循环地执行上述步骤进行定位数据的采样。根据移动终端的运动信息来确定采样周期，从而根据采样周期来采集定位数据，不会出现在移动终端运动过快的情况下，定位数据丢失的现象，保证了每次数据采集的成功性。
在一些实施例中，若所述定位数据中的坐标信息为二维坐标，则所述移动终端的速度计算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：在本实施例中，具体地，如，对于GPS数据的采集，其提供的坐标信息为移动终端当前位置的二维经纬度信息，再结合其每次采集数据所对应的时间计算出移动终端的速度，如其采集到的数据可以为：W＝(x1,y1,t1)、(x2,y2,t2)…(xk-1,yk-1,tk-1)、(xk,yk,tk)、(xk+1,yk+1,tk+1)…(xn,yn,tn)；此时，W、x、y和t分别代表采集的数据、经度、维度和时间；为了使计算的速度能够更准确地表示移动终端当时的速度状态，可通过相邻位置的坐标进行多次计算得到其速度的平均值，这样可以更接近移动终端当时运动状态；而对于移动终端的梯度的计算只需利用多个经纬度信息即可得到；
若所述定位数据中的坐标信息为三维坐标，则所述移动终端的速度计算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：(6)；在本 实施例中，为了能更准确地对移动终端的运动轨迹进行记录，其采集的定位数据为三维坐 标数据，如，在GPS数据采集中，除了经纬度数据的采集外，还会采集移动终端当前所处的海 拔高度，通过增加移动终端当前位置的高度进行计算其速度和梯度，这样对于移动终端的 运动轨迹在三维空间中进行描述，其形象度和准确度都得到较大的提高，且通过增加一个 高度的描述，对于分析用户在高海拔的状态也是比较方便的；在本实施例中，还可以应用在 移动终端室内的运动轨迹的记录或导航中，如，获取多次移动终端在某商场上的三维坐标 信息及三维坐标信息对应的时间信息，根据上述公式对移动终端的速度和梯度进行计算， 得到其运动信息，再根据运动信息确定采样周期，从而对移动终端运动的各位置进行定位 信息的采集。这样，对于用户在商场上进行导航对于商家来说，可以通过观察用户的运动轨 迹来确定各类用户对商场商品的留意度，从而根据不同用户的喜好制定相应的推广活动。
其中：上述公式中出现的x、y和h为对应的各轴上的坐标值，t为时间，α为坐标对速度的调整系数，β为坐标对梯度的调整系数，1≤a＜b≤n，所述a、b和n都为正整数。进一步地，还包括计算步长：L＝b-a，其中计算步长CL可根据实际运动情况选取，若是目标运动状态变化较为平滑，则L可以选取较大的值，比如5到10；若是目标运动状态变化较为剧烈则L应选取较小的值，比如3到5；通过计算步长的选择，来控制速度和梯度数据的选择个数，从而使得计算出来的数据能够更加合理。
在一些实施例中，在进行步骤S104按照所述采样周期采集所述移动终端的定位数据之后还包括：根据所述定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。具体地，对于移动终端获取的GPS数据，若移动终端中下载有GIS信息，则其可以直接将其获取的GPS数据与GIS信息进行融合，得到移动终端具体的运动轨迹，优选地，所述运动轨迹的记录方式包括：位置-时间和运动状态-时间。
优选地，将所述轨迹定位数据与移动终端中预先保存的GIS信息进行融合处理，得到所述移动终端的具体的运动轨迹；或者通过将采集到的轨迹定位数据在线上传到服务器中，再接收服务器处理后的运动轨迹信息。例如，移动终端将采集到的GPS数据可以通过在线和离线两种方法上传到电脑，在线就是采集到的数据通过网络实时地上传到服务器，再通过服务器传输到指定的电脑，实现运动状态与轨迹的远程记录；离线的方式用户终端与电脑直接连接进行数据的传输。电脑读取到终端的经纬度信息之后，将GIS地理信息与经纬度信息融合生成目标的物理运动轨迹与实际运动状态，同样可以实现移动终端的运动状态和轨迹的记录，且这两种方式都不是在移动终端中完成对数据的处理的，只需将其获取到的数据向外发即可，不会增加移动终端的CPU运行功耗等，对于移动终端的使用时间有一定延长作用，提高用户的体验。
实施例二：
例如，下面以实际应用中的具体实施例对本申请中的定位数据采样周期的调整方法做进一步的说明，假设其采样的定位数据为GPS定位数据，且在本实施例中，对于当前时刻前的定位数据的采集是按照移动终端中默认的固定周期进行采集的；图2为本发明实施例二提供的定位数据采样周期的调整方法的流程图，由图2所示，在本实施例中，本发明提供的调整方法包括：
S201：以固定周期连续读取一段时间内GPS输出的定位数据；
S202：判断GPS是否正常输出定位数据；若是，则转S203；若否则转S204；
S203：连续读取GPS的定位数据；所述定位数据包括：二维的经纬度坐标数据或三维的经纬度坐标数据等；
S204：提示用户移动终端中的GPS处于未开启状态；
S205：根据速度、梯度和运动信息计算公式计算移动终端的运动信息；根据公式(3)(或(5))计算目标的运动速度，其中计算步长CL可根据实际运动情况选取；目标运动梯度的计算，根据上面确定的步长与数据利用公式(4)(或(6))计算出目标运动梯度的变化，考虑到GPS输出的经纬度信息变化的部分都是小数点后面的几位数字，要想将经纬度的变化转化为直观的运动速度与轨迹的变化，必须对其进行放大，因此选择调整经纬度调整系数，调整系数是参照经纬度的划分与地球的结构计算出来具体为：其中R地球半径，K1、K2为大于零的实数，取值根据实际情况调整，范围最好在(0,10]之间，有时为了简化计算两者都可以等于1。目标运动信息的计算，参照公式(1)计算出目标的运动信息，速度信息权重λ和梯度信息权重μ的选取可根据实际情况而定。若是侧重运动速度λ可选取较大的值，μ可以选取较小的值；比如λ＝2，μ＝1则表明速度的重要性比梯度的重要性高一倍，同样也可以侧重梯度。
S206：根据运动信息及周期的运算公式计算采样周期T；采样周期T的计算跟前面的计算结构以及公式(2)可以计算出采样周期T的数值。映射系数C和补偿系数H可轨迹捕捉的精度选取，若是对精度要求较高C和H可以选取较小的值，让采样周期变短；相反若是对精度要求较低，C和H可以选取较大的值，让采样周期变长。比如目标的运动速度是10m/s，可以合理的选取C和H使得T等于0.5s到10s，很显然T等于0.5s的采样精度比10s的采样精度要高；
S207：以T为采样周期采集GPS的定位数据；
S208：保存采集到的定位数据和定位数据对应的时间信息。
本实施例主要是通过根据移动终端的运动信息来确定定位数据的采样周期的方式，从而提高了定位数据采集的科学性，由于根据运行信息的情况来确定采样周期，不会再出现由于运动的复杂性而导致数据的丢失或者采样失效的情况发生，为用户使用所采集到的定位数据进行移动终端运动轨迹研究的准确性提供了材料。
实施例三：
图3为本发明实施例三提供的定位数据采样周期的调整装置结构示意图，由图3所示，在本实施例中，本发明提供的定位数据采样周期的调整装置30包括：数据获取模块301、信息计算模块302、周期确定模块303和数据采集模块304；数据获取模块301，用于获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；信息计算模块302，用于根据所述数据获取模块301获取的定位数据计算所述移动终端的运动信息；周期确定模块303，用于根据所述信息计算模块302计算的运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；数据采集模块304，用于按照所述周期确定模块303确定的采样周期采集所述移动终端的定位数据。所述定位数据采样周期的调整装置30包括：手机、平板等终端，也可以为虚拟软件安装在移动终端中。本实施例中通过根据移动终端的运动信息来确定定位数据的采样周期，这样对于采样得到的定位数据将能更加科学合理地反映移动终端的运动情况，且在移动终端运动比较平缓的情况下，可以减少采样的次数，从而减少移动终端的耗电量。
图4为本发明实施例三提供的信息计算模块结构示意图，由图4所示，在本实施例中，所述信息计算模块302具体包括：速度计算子模块3021，用于根据至少相邻两个定位数据的的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；梯度计算子模块3022，用于根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；运动信息确定子模块3023，用于根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重。
在一些实施例中，所述周期确定模块具体用于：根据以下公式计算下一时刻的采样周期：T和Q分别为采样周期和运动信息，C为Q到T的映射系数，H为补偿系数。
在一些实施例中，还包括：运动轨迹确定模块，用于根据所述数据采集模块采集的定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。具体地，对于移动终端获取的GPS数据，若移动终端中下载有GIS信息，则其可以直接将其获取的GPS数据与GIS信息进行融合，得到移动终端具体的运动轨迹；若移动终端中没有包括有GIS信息，则其可以通过将采样得到的定位数据通过在线发送的方式发送给服务器，从而再在服务器中获得其运动轨迹的记录。
本实施例中的定位数据采样周期的调整装置主要是通过计算得到移动终端的运动信息后，再根据其运动信息来确定定位数据的采样周期，将采样周期与运动信息相关联，使得其采样得到的数据对于描述移动终端的运动情况更加科学且合理。
本发明还提供一种移动终端，所述移动终端包括如上述任一实施例所述的定位数据采样周期的调整装置。所述移动终端包括：手机、平板电脑或掌上电脑等；所述定位数据采样周期的调整装置安装在所述移动终端中，使得用户在使用所述移动终端时，能够对其运动轨迹进行记录；另外，由于用户在其移动终端中安装定位数据采样周期的调整装置，在用户的移动终端丢失后，通过该装置的引导也能准确地找到其移动终端，即对于移动终端也能达到监控的目的。
综上可知，通过本发明的实施例，至少存在以下有益效果：
本发明提供了一种定位数据采样周期的调整方法、装置及移动终端，采样周期的确定是由移动终端的运动信息来确定的，这样使得采样得到的定位数据能够更加科学地反映移动终端的运动轨迹，对于用户对移动终端移动轨迹的记录或者对移动终端的监控都能更加准确；
进一步的，在移动终端运动比较平滑的状态下，其采样周期也将比较大，从而减少了定位数据的采样次数，且在对其运动轨迹的描述没有明显误差的情况下，降低了运动状态变化较小时导航的功耗。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种定位数据采样周期的调整方法，其特征在于，包括：
获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；
根据至少相邻两个定位数据的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重；
根据所述运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；
按照确定的所述采样周期采集所述移动终端的定位数据。
2.根据权利要求1所述的定位数据采样周期的调整方法，其特征在于，若所述定位数据中的坐标信息为二维坐标，则所述移动终端的速度计算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：
若所述定位数据中的坐标信息为三维坐标，则所述移动终端的速度计算公式为：所述移动终端的梯度计算公式为：
其中：x、y和h为对应的各轴上的坐标值，t为时间，α为坐标对速度的调整系数，β为坐标对梯度的调整系数，1≤a＜b≤n，a、b和n都为正整数。
3.根据权利要求1所述的定位数据采样周期的调整方法，其特征在于，根据所述运动信息确定采样周期具体为：T和Q分别为采样周期和运动信息，C为Q到T的映射系数，H为补偿系数。
4.根据权利要求1-3任一项所述的定位数据采样周期的调整方法，其特征在于，按照所述采样周期采集所述移动终端的定位数据之后还包括：根据所述定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。
5.一种定位数据采样周期的调整装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取移动终端当前时刻之前的至少三个连续采样的定位数据；
速度计算子模块，用于根据至少相邻两个定位数据的的坐标信息和坐标信息对应的时间信息计算所述移动终端的速度；梯度计算子模块，用于根据至少连续三个定位数据的坐标信息计算所述移动终端的梯度；运动信息确定子模块，用于根据计算得到的速度及梯度代入以下运算公式计算所述运动终端的运动信息：Q＝λ*V+μ*G，V、G和Q分别为移动终端的速度、梯度和运动信息，λ、μ分别为所述速度和梯度的权重；
周期确定模块，用于根据所述信息计算模块计算的运动信息确定下一次定位数据采样的采样周期；
数据采集模块，用于按照所述周期确定模块确定的采样周期采集所述移动终端的定位数据。
6.根据权利要求5所述的定位数据采样周期的调整装置，其特征在于，所述周期确定模块具体用于：根据以下公式计算下一时刻的采样周期：T和Q分别为采样周期和运动信息，C为Q到T的映射系数，H为补偿系数。
7.根据权利要求5-6任一项所述的定位数据采样周期的调整装置，其特征在于，还包括：运动轨迹确定模块，用于根据所述数据采集模块采集的定位数据确定所述移动终端的运动轨迹。
8.一种移动终端，其特征在于，包括：如权利要求5至权利要求7任一项所述的定位数据采样周期的调整装置。
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