CN106358150B - 一种移动设备室内定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种移动设备的室内定位方法。利用NFC近场通信技术安全、快速、带宽高、能耗低的优势,将位置指纹数据存储于NFC标签当中,移动设备通过自带的NFC芯片读取标签中的位置指纹数据,获取到用户当前点的位置信息,初始化用户当前位置,通过移动设备的磁场感应器、加速度感应器,实时获取用户的前进方向和速度,依靠用户初始位置和传感器数据得出用户实时位置,实现在运动状态下的室内定位,利用GeoServer发布的瓦片地图服务,将用户实时位置显示在瓦片地图当中。上述方法实现了基于移动设备传感器的室内定位,具有定位精度较高、实时性强、操作简单便捷等优势。
Description
技术领域
本发明涉及移动设备室内定位方法,具体涉及一种基于NFC、磁场感应器、加速度感应器的室内定位方法。
背景技术
在室内环境无法使用卫星定位时,使用室内定位技术作为卫星定位的辅助定位,解决卫星信号到达地面时较弱、不能穿透建筑物的问题,最终定位物体当前所处的位置。室内定位是指在室内环境中实现位置定位,主要采用无线通讯、、蓝牙、红外线、RFID、ZigBee和超声波等多种技术集成形成一套室内位置定位体系,从而实现人员、物体等在室内空间中的位置监控。基于无线通讯、基站定位的室内定位方式精度相对较低,基于RFID、ZigBee等技术的室内定位技术,可以满足用户静态的室内高精度定位,但是对动态的室内定位非常困难。
本发明中涉及到的名词解释。
NFC(Near Field Communication,NFC)近场通信技术是由非接触式射频识别(RFID)及互联互通技术整合演变而来,在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能,能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换,NFC采用主动和被动两种读取模式。
方向感应器是通过对力敏感的传感器,感受手机在变换姿势时,重心的变化,使手机光标变化位置从而实现选择的功能。手机重力感应技术:利用压电效应实现,简单来说是是测量内部一片重物(重物和压电片做成一体)重力正交两个方向的分力大小,来判定水平方向,目前方向感应器已经在移动设备设备中得到了广泛的使用。
GeoServer是OpenGIS Web服务器规范的J2EE实现,利用GeoServer可以方便的发布地图数据,允许用户对特征数据进行更新、删除、***操作,通过GeoServer可以比较容易的在用户之间迅速共享空间地理信息。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术存在的问题,提供一种新的基于NFC芯片、磁场感应器、加速度感应器的室内定位方法。本发明所采用的技术方案如下:
移动设备室内定位方法,包括如下步骤:
步骤1:GeoServer发布地图服务,并建立位置指纹数据库,;
步骤2:移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息,初始化用户位置;
步骤3:移动设备传感器获取用户运动状态,实时计算用户位置;
步骤4:将用户实时位置显示在瓦片地图当中,以定位用户所在位置。
上述方案中,各步骤可采用如下具体实现方式:
所述的步骤1)具体包括:
1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中,Tag作为指纹标签的唯一标识符,用于表征指纹标签的唯一元素,并且不记录任何位置信息;
1.2)在室内场景下,布设指纹标签;
1.3)通过GeoServer发布室内地图,并对布设的指纹标签进行采样,获取到所布设的指纹标签的坐标位置(λA,lA);
1.4)建立位置指纹数据库,并在指纹数据库中,关联指纹数据Tag和坐标数据(λA,lA)。
所述的步骤2)具体包括:
2.1)移动设备触碰NFC标签,接收并解析标签中的位置指纹数据,得到该标签的位置指纹数据Tag;
2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求;
2.3)服务器接收客户端请求后,在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息,查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置(λA,lA),并将该数据返回客户端;
2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据,解析生成初始化用户初始坐标。
所述的步骤3)包括:。
3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向,取传感器获取到的前后变化方向Value[0];
3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ;
3.3)记录起算时间t1,获取当前时刻的瞬时时间t2,加速度传感器沿手机前进方向的加速度为a,通过二次积分法计算t1、t2时间内用户行走距离S;
3.4)根据用户上一坐标(λA,lA)和用户行走方向(θ)、行走距离S,通过下面公式,获取用户最新坐标(λB,lB),其中lA=lB
本发明与现有技术相比具有有益效果:
第一,实现了在NFC获取静态高精度定位数据下,利用磁场感应器、加速度感应器的动态室内定位;
第二,该方法具有操作简单、便捷,工程化实施较为经济适用且定位精度相对较高,无需过多复杂辅助设备;
附图说明
图1为移动设备坐标轴;y轴方向代表左右旋转角度,x轴方向代表前后旋转角度,z轴方向代表前后旋转角度。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
一种移动设备室内定位方法流程包括:
步骤1:GeoServer发布地图服务,并建立位置指纹数据库;具体方法如下:
1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中,Tag作为指纹标签的唯一标识符,表征指纹标签的唯一元素,不记录任何位置信息,方便指纹标签的重复使用;
1.2)在室内场景下,布设指纹标签;
1.3)通过GeoServer发布室内地图,并对布设的指纹标签进行采样,获取到所布设的指纹标签的坐标位置(λA,lA);
1.4)建立位置指纹数据库,并在指纹数据库中,关联指纹数据Tag和坐标数据(λA,lA);
步骤2:移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息,初始化用户位置;具体方法如下:
2.1)移动设备触碰NFC标签,接收并解析标签中的位置指纹数据,得到该标签的位置指纹数据Tag;
2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求;
2.3)服务器接收客户端请求后,在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息,查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置(λA,lA),并将该数据返回客户端;
2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据,解析生成初始化用户初始坐标;
步骤3:移动设备传感器获取用户运动状态,实时计算用户位置;具体如下:
3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向,取传感器获取到的前后变化方向即Z轴的角度Value[0];
3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ(Value[0]的数据范围为[-180,180],0表示正北,90表示正东,180/-180表示正南,-90表示正西);
3.3)获取用户行走距离S。记录起算时间t1,获取当前时刻的瞬时时间t2,加速度传感器y轴方向(即手机前进方向)的加速度a,通过二次积分法计算t1、t2时间内,用户行走距离S;
3.4)根据用户上一坐标(λA,lA)和用户行走方向(θ)、行走距离S,通过下面公式,获取用户最新坐标(λB,lB),其中lA=lB。(λB,lB)可根据几何关系进行求解,一种解法如下:
M为最新坐标与原点的距离。
步骤4:将用户实时位置显示在瓦片地图当中,实现定位。
Claims (1)
1.一种移动设备室内定位方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤1:GeoServer发布地图服务,并建立位置指纹数据库,具体包括:
1.1)写入指纹数据Tag到NFC芯片中,Tag作为指纹标签的唯一标识符,用于表征指纹标签的唯一元素,并且不记录任何位置信息;
1.2)在室内场景下,布设指纹标签;
1.3)通过GeoServer发布室内地图,并对布设的指纹标签进行采样,获取到所布设的指纹标签的坐标位置
1.4)建立位置指纹数据库,并在指纹数据库中,关联指纹数据Tag和坐标数据
步骤2:移动设备通过NFC芯片获取位置指纹信息,初始化用户位置,具体包括:
2.1)移动设备触碰NFC标签,接收并解析标签中的位置指纹数据,得到该标签的位置指纹数据Tag;
2.2)移动设备向服务器端发送带有Tag信息的数据请求;
2.3)服务器接收客户端请求后,在指纹数据库中根据唯一标识的Tag信息,查询检索到该指纹标签在室内场景下的位置并将该数据返回客户端;
2.4)客户端接收服务器传回的带有位置信息的坐标数据,解析生成初始化用户初始坐标;
步骤3:移动设备传感器获取用户运动状态,实时计算用户位置,具体包括:
3.1)移动设备通过磁场感应器和加速度感应器获取到用户在上下、左右、前后的变化方向,取传感器获取到的前后变化方向Value[0];
3.2)根据Value[0]判断用户行走方向θ;
3.3)记录起算时间t1,获取当前时刻的瞬时时间t2,加速度传感器沿手机前进方向的加速度为a,通过二次积分法计算t1、t2时间内用户行走距离S;
3.4)根据用户上一坐标和用户行走方向θ、行走距离S,通过下面公式,获取用户最新坐标其中lA=lB
M为最新坐标与原点的距离;
步骤4:将用户实时位置显示在瓦片地图当中,以定位用户所在位置。
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